2 En kompetencebeskrivelse af naturfagene

Af Jens Dolin, Lars Brian Krogh & Rie Troelsen

Formålet med denne artikel er at give et bud på hvad der kan forstås ved en kompetencebeskrivelse af naturfagene, hvorledes en sådan kan bygges op, og hvilket potentiale en kompetencetilgang har til at kunne ændre undervisningen i disse fag. Vi har ingen forestilling om at vi i den begrænsede tid og med de begrænsede ressourcer vi har haft til rådighed, har kunnet give en fyldestgørende redegørelse for disse forhold, men artiklen kan ses som et forsøg på at afdække feltet og sætte dets forskellige aspekter i relation til hinanden.

Vi har valgt i kapitel 1 at kontekstualisere kompetencebegrebet både tidsligt, geografisk og begrebsmæssigt. Det er nyttigt for at kunne vurdere begrebets anvendelsesområde og dets medbetydninger, og det er nødvendigt hvis det skal kunne relateres til udenlandske beskrivelser af naturfagene, især det i angelsaksiske lande meget udbredte literacybegreb.

Kompetencer er i vores sammenhæng knyttet til undervisning, og det er derfor vigtigt at belyse hvorledes de kan læres, og hvorledes man kan forestille sig progression med hensyn til kompetencer. Dette er et afgørende grundlag for undervisning og evaluering af kompetencer. Disse aspekter udfoldes i kapitel 2.

I kapitel 3 forsøger vi at tilpasse de udstukne rammer til naturfagene. Vi indkredser de specifikt naturvidenskabelige kompetencer og diskuterer i hvilket omfang der er en arbejdsdeling mellem naturfagene. Desuden giver vi nogle kriterier for indholdsbestemmelse.

Kapitel 4 er en konkretisering af hvorledes en kompetencebaseret undervisning kan tænkes at foregå. Vi har valgt i caseform at vise nogle eksempler på kompetenceopbyggendeundervisningsforløb fra forskellige niveauer og områder i det danske uddannelsessystem.

Kapitel 1 og 2 kan således betragtes som baggrundsstof for de overvejelser der gøres om kompetencebegrebets udmøntning i naturfagene i de resterende kapitler. Kapitel 3 og 4 er derimod møntet på den konkrete naturfaglige undervisningssituation og dens anvendelse af kompetencebegrebet.

1 Hvad er kompetencer?

Kompetencer som beskrivelseskategorier for undervisningsmål er kommet relativt sent ind i uddannelsessystemet som en konsekvens af den modernisering af den offentlige sektor som tog fart i starten af 1980erne. Der er tale om internationale tendenser med betegnelser som New Public Management og Human Ressource Management. Hovedsigtet var at begrænse de offentlige udgifter og effektivisere den offentlige sektor ved at tilpasse denne den private sektors rationaler. Privatisering, outputstyring, resultatløn etc. blev herigennem også centrale begreber for uddannelsessektoren.

Samtidig betyder overgangen fra industri- og servicesamfundet til informationssamfundet at viden forældes hurtigere og hurtigere, hvorfor der i undervisningssystemet må ske et skift i fokus fra konkret viden til evnen til at beherske processer og en øget vægt på almene, personlige og sociale egenskaber. Der lægges ligeledes vægt på livslang læring. Kompetencebegrebet skal bære begge disse overordnede udviklingstendenser og på samme tid kunne opfange uddannelsessystemets traditionelle værdier af mere civilisatorisk art. Set i dette lys er forskellige institutioners og politiske aktørers brug af kompetencebegrebet et led i en (politisk) omformning af uddannelsessystemet.

1.1 International brug

Kompetencer opfattes i arbejdsmarkedssammenhænge som en evne til at kunne udføre en opgave og bedømmes ved at demonstrere handlen i en række konkrete kontekster, sammenholdt med et sæt åbne og anerkendte kriterier. Et typisk eksempel er Mansfield og Mathews’ “Job Competence Model” (Mansfield & Mathews, 1985) der opererer med fire komponenter i en kompetence:

• det at kunne styre en opgave
  
• de evner og færdigheder opgaven kræver
  
• at kunne relatere og styre opgaven i forhold til omgivelserne
  
• at kunne klare det uforudsete.
  

Denne arbejdsmarkedsrelaterede opfattelse af kompetencer er blevet udstrakt til at omfatte hele den menneskelige tilværelse. Et eksempel som har haft stor international gennemslagskraft er OECDs arbejde med at udvikle et sæt af kompetencer som skulle dække de for mennesket nødvendige “livsfærdigheder”. En af pointerne i arbejdet er at forsøge at indfange det ønskede output fra uddannelserne, det som eleverne og de studerende skal kunne gøre. Man søger at definere de kompetencer som en person i større eller mindre grad skal være i besiddelse af for at kunne leve op til de udfordringer som vedkommende møder i arbejds, samfunds- og privatlivet. Det foregår i det såkaldte DeSeCoudvalg (Definition and Selection of Competencies)⁸ som har valgt at definere kompetence som evnen til at møde krav af en høj grad af kompleksitet. Kompetence omfatter såvel viden, færdigheder, strategier og rutiner som egnede følelser og holdninger samt effektiv selvstyring af disse kompetencer. Endelig skal disse kompetencer være mulige at lære.

Uddannelsessystemet skal i større eller mindre grad bidrage til alle de kompetencer som anses for vigtige, men der er i international sammenhæng især lagt vægt på literacykompetencen.

1.2 Literacy

Literacybegrebet har for naturfagene specielt fået betydning gennem PISAprojektet (Programme for International Student Assessment), der administreres af OECD (OECD, 1999). Her igennem måles 15åriges “livsfærdigheder” inden for læsning, matematik og naturfag. Denne “literacy” defineres som den viden, forståelse og de færdigheder, der er nødvendige for at kunne fungere effektivt i dagligdagen. Vægten ligger på at måle de evner som er nødvendige for at kunne leve et hverdagsliv og kunne deltage i de demokratiske processer. Det er således et begreb der ligger tæt op ad kompetencebegrebet, og som samtidig forsøger at tage dannelsesmæssige hensyn. Der findes ikke noget helt dækkende dansk begreb, men dets vægt på funktionalitet i hverdagssammenhænge peger i retning af duelighed. Interessen fra OECD’s side i at måle og sammenligne denne duelighed på tværs af lande er født af ønsket om at skabe større viden om hvad man får ud af uddannelsesinvesteringerne, og at kunne se hvor man skal sætte ind for at skabe forbedringer.

Scientific literacy

Vi vil her specielt omtale scientific literacy begrebet og dets udvikling (ud fra (Laugksch, 2000)). Udtrykket blev først brugt i slutningen af 1950’erne, og i midten af 1970’erne pegede en gennemgang af litteraturen om scientific literacy på at følgende syv dimensioner indgik i forskellige opfattelser af begrebet:

• The scientifically literate person understands the nature of scientific knowledge.
  

II. The scientifically literate person accurately applies appropriate science concepts, principles, laws, and theories in interacting with his universe.

III. The scientifically literate person uses processes of science in solving problems, making decisions, and furthering his own understanding of the universe.

IV. The scientifically literate person interacts with the various aspects of his universe in a way that is consistent with the values that underlie science.

V. The scientifically literate person understands and appreciates the joint enterprises of science and technology and the interrelationship of these with eachother and with other aspects of society.

VI. The scientifically literate person has developed a richer, more satisfying, more exciting view of the universe as a result of his science education and continues to extend this education throughout his life.

VII. The scientifically literate person has developed numerous manipulative skills associated with science and technology. (Laugksch, 2000, s. 76).

Nogle af dimensionerne kan synes noget højstemte, og det normative indhold kan virke stødende. Et er jo fx at forstå naturvidenskabelige forhold, et andet er at værdsætte det (pkt. V) eller synes det er spændende (pkt. VI). Der fornemmes desuden en meget traditionel opfattelse af naturvidenskab bagved, hvor naturvidenskab anses for havende nogle specielle (almene, neutrale) værdier (pkt. IV).

Opfattelsen af scientific literacy blev efterhånden op gennem 1980’erne og 90’erne tilpasset en mere nøgtern videnskabsfilosofi og uddannelsessystemets krav til de unge, så i de fleste fremstillinger samles definitionen om tre kategorier:

I  Viden om og forståelse af centrale naturfaglige begreber og udtryk (naturfaglig viden)

II. Forståelse for hvorledes naturfagene arbejder (viden om naturfagenes processer, viden om naturfagene)

III. Opmærksomhed på og viden om samspillet mellem naturfag, teknologi og samfund.

Beherskelsen af en vidensmængde og denne videns metaperspektiver er blevet udvidet til også at medtage de kontekster som denne viden skal kunne anvendes på, og en intention om at ville bruge den, dvs. et spektrum af målrettede og affektive faktorer. Således definerer PISAprojektet scientific literacy som:

“Scientific literacy is the capacity to use scientific knowledge, to identify questions and to draw evidencebased conclusions in order to understand and help make decisions about the natural world and the changes made to it through human activity.” (OECD, 1999, s. 60).

Da naturvidenskaben er tæt forbundet med teknologi, vil evnen til at kunne handle inden for et naturvidenskabeligt felt i høj grad også afhænge af en vis grad af teknologisk indsigt. Mange taler derfor om Scientific and Technological Literacy (STL):

“… people are ’scientifically and technically literate’ when their knowledge gives them a certain autonomy (the possibility of negotiating decisions without undue dependency with respect to others, while confronted with natural or social pressures); a certain capacity to communicate (finding ways of getting one’s message across); and some practical ways of coping with specific situations, and negotiating over outcomes.[…]The concept of scientific and technological literacy therefore refers to a degree of empowerment of the individual, not to some definitely acquired and specific skill.” (Fourez, 1997, s. 906).

For at opnå dette skal den lærende udøve naturvidenskabelig praksis:

“This approach assumes that the most important aspect in teaching STL is not so much overcoming a ’cognitive deficit’ as achieving a certain level of interaction with scientific practices, as these occur in society.” (Fourez, 1997, s. 911).

En sådan undervisning stiller til gengæld en række krav til læreren som der ikke stilles i traditionel naturfagsundervisning:

“What Kind of Training do STL Teachers Need?

• A solid background in epistemology
  
• The successful completion of an integrated interdisciplinary project at least once in a lifetime
  
• The necessity to think in a technological way
  
• Learning how to participate in the present debate
  
• Some knowledge of the history of science and technology.”
  

(Fourez, 1997, s. 926f).

I sin artikel opridser Fourez hvorledes det at undervise med henblik på opnåelse af STL, medfører en række konsekvenser for undervisningens gennemførelse. Nogle af disse er integreret i vores skema, kapitel 4.

1.3 Kompetencebeskrivelser i Danmark

I Danmark var det erhvervslivets trendsættende talerør, Huset Mandag Morgen, som fik de generelle kompetencer på dagsordenen ved i 1998 at etablere Kompetencerådet med en vision om at finde og afdække betingelser for kompetencemiljøer i verdensklasse. Kompetencerådet formulerede fire grundlæggende kompetencer som skulle indgå i et nationalt kompetenceregnskab, nemlig læringskompetence, forandringskompetence, relationskompetence og meningskompetence (Kompetencerådet, 1999). Det senere tilkomne Nationale Kompetence Regnskab, har overtaget DeSeCos 10 kernekompetencer.⁹ Det drejer sig om:

• Social kompetence
  
• Literacy
  
• Læringskompetence
  
• Kommunikationskompetence
  
• Selvledelseskompetence
  
• Demokratisk kompetence
  
• Miljø- og naturkompetence
  
• Kulturel kompetence
  
• Kreativ og innovativ kompetence
  
• Helbreds- og kropskompetence.
  

Mange andre har udformet beskrivelser af hvad de mener man har brug for for at kunne begå sig i tilværelsen. Her skal specielt nævnes et psykologisk grundet forsøg på at bestemme de for den enkelte nødvendige egenskaber udarbejdet af Jan Tønnes Hansen (Tønnes Hansen, 1998). Han udvikler fire tilværelseskompetencer der er grundlaget for en kvalificeret selvbestemmelse betinget af et balanceret forhold mellem kognition, psykodynamik, emotionalitet og handleevne.

Inden for uddannelsessektoren kan den fokus på læreprocesser, metakognition, refleksion, udvikling af personlige kvalifikationer etc. som prægede 1990’erne ses, som et udtryk for at elevernes evne til at lære, til at kunne styre deres læreprocesser og til at kunne bruge det lærte i relevante kontekster kom i centrum. Der var tale om at fremme kompetencer før begrebet vandt indpas. Et typisk eksempel er Undervisningsministeriets publikation fra 1996: Udvikling af personlige kvalifikationer i uddannelsessystemet. I publikationen slås fast hvorledes samfundets “… udviklingstendenser sætter fokus på de brede personlige kvalifikationer hos den enkelte. Det drejer sig især om kvalifikationer som evne til problemløsning, samarbejds- og kommunikationsevne, samt ikke mindst de mere holdningsprægede personlige kvalifikationer som selvstændighed, ansvarlighed, initiativ, fleksibilitet og kreativitet.” (Undervisningsministeriet, 1996, s. 9).

Publikationen gennemgår derefter hvorledes man på de forskellige niveauer i uddannelsessystemet kan tilrettelægge undervisningen så disse kvalifikationer fremmes samtidig med faglige færdigheder.

Første gang ordet kompetencer anvendes er i Undervisningsministeriets publikation fra 1997: National Kompetenceudvikling (Undervisningsministeriet, 1997). Der defineres dog ikke noget kompetencebegreb og ordet bruges kun på omslaget inden i tales der stadig om kvalifikationer. Men erhvervslivet er inddraget idet publikationen bl.a. baserer sig på interview af 15 fremtrædende erhvervslederes opfattelser af hvilke kvalifikationer virksomheder har behov for.

Klare mål i Folkeskolen er et initiativ der skal styrke og præcisere fagligheden i folkeskolen samtidig med udviklingen af elevernes alsidige personlige kompetencer. I overensstemmelse med kompetencetankegangen er der her udformet nye Centrale Kundskabs- og Færdighedsområder (CKF’er) som beskriver slutmålet for undervisningen i de enkelte fag.

KOM-projektet (Kompetencer Og Matematiklæring) blev nedsat august 2000 af Undervisningsministeriet og Naturvidenskabeligt Uddannelsesråd med det formål at udarbejde en kompetencebeskrivelse af matematisk faglighed. Arbejdsgruppen har udviklet en række analytiske begreber og tilgange som har haft stor betydning for arbejdet med at kompetenceformulere fag og faglighed. KOMprojektet er blevet fulgt op af projekter som skulle definere kernekompetencer i dansk, fremmedsprog og naturfag. Det er dog vigtigt at påpege at KOMrapporten (Niss & Jensen, 2002) primært er et faginternt papir formuleret ud fra matematikkens egen logik, hvorfor kompetencer og indhold er vævet tæt sammen. Vi har i nærværende artikel måttet tage hensyn til at naturfagene dækker over en række forskellige fag som i høj grad hver især har deres eget genstandsfelt, hvorfor vi har forsøgt at formulere kompetencer som i højere grad er uafhængige af genstandsfeltet.

Disse initiativer kan ses som udtryk for et opbrud i uddannelsessystemet, en søgen efter et ståsted i en hurtig foranderlig verden hvor intet er givet. De enkelte uddannelser skal indpasses i en ny samfundsmæssighed, og fagene skal legitimere sig for at overleve. For at kompetencebegrebet skal kunne fungere som rettesnor i denne proces, er det nødvendigt at undersøgehvorledes det forholder sig eller burde forholde sig til de traditionelle vurderingskategorier for uddannelser og fag.

1.4 Kompetence i relation til kvalifikation, dannelse og kernefaglighed

Traditionelt er uddannelser målformuleret i kvalifikations- og dannelsestermer. Kvalifikationer kan forstås som den viden og de færdigheder der er nødvendige for at kunne honorere kravene til bestemte arbejdsfunktioner. Der skelnes ofte mellem faglige, almene og personlige kvalifikationer, men pointen er at da man ved kvalifikationer skal tilpasse personen til bestemte jobfunktioner, er der en høj grad af konsensus om hvad der skal læres det er relativt objektivt definerbart og derfor ikke genstand for diskussion.

Dannelse er en kategori som indfanger uddannelsernes forpligtelse på at udvikle ikke kun evner til at kunne studere og opfylde erhvervslivskrav, men også evner til at kunne indgå i samfundet som myndige borgere og til at kunne få et meningsfuldt liv forstået af den enkelte selv. Mens kvalifikationer handler om færdigheder og retter sig mod arbejdslivet, handler dannelse om holdninger og retter sig mod det civilisatoriske. Men dannelse er et meget komplekst begreb som har rødder tilbage til antikken, og som er blevet formet i midt1800tallets nyhumanisme og tilpasset senmoderniteten i slutningen af 1900tallet. Det indbefatter således kategorier som viden og kritisk forholden sig til viden, personlig stillingtagen, selvrefleksion og selvoverskridelse. For en grundigere gennemgang af begreberne kvalifikation, dannelse og kompetence se Jens Dolins Fysikfaget i forandring (Dolin, 2003a).

Det er interessant hvorledes naturfagene traditionelt har været marginaliserede i forhold til dannelsesdiskursen. Netop fordi dannelse i den central- og nordeuropæiske tradition har været stærkt præget af nyhumanismen, har de humanistiske værdier og vidensområder domineret dannelsesopfattelserne. Naturfagene har i denne industrialiseringsperiode været knyttet til det praktiske, det brugsrettede, hvilket netop var det som den klassiske dannelse tog afstand fra. Med C. P. Snows De to kulturer fra 1959 blev der sat fokus på naturvidenskabernes manglende plads i det kulturelle - og dannelsesmæssige billede. Men det er først i det seneste årti at naturvidenskaberne selv har arbejdet på at tilkæmpe sig plads i opfattelsen af hvad dannelse er. Her har scientific literacy og science for public understanding været vigtige internationale strømninger, og i Norden har vel især Svein Sjøbergs Naturfag som allmenndannelse haft stor indflydelse (Sjøberg, 1998).

Alt efter niveau og retning har uddannelser skullet kvalificere eller danne og ofte begge dele. Kompetencebegrebet har fejet begge disse begreber af bordet ved så at sige at sætte sig på diskursen. Det har både fordele og ulemper. Fordelene ved kompetencebegrebet er dets insisteren på handlen, på at det ikke er nok at være kvalificeret, at vide noget, men at man også skal kunne og ville bruge det. Kompetencebegrebet kombinerer færdigheder med intentionalitet. Det rækker således ud af uddannelsessystemet eller stiller krav om at uddannelsessystemet tilpasser sig omverdenen så der bliver plads til handlingskrævende situationer. Faren er at nogle af de civilisatoriske dannelseselementer nedprioriteres. Handling uden kritisk refleksion kan nok give handlekompetente mennesker, men ikke nødvendigvis dannede medborgere. Det er derfor vigtigt at uddannelsernes dannelseselementer enten formuleres selvstændigt sammen med kompetencekravene, eller at de integreres heri. Vi vil anse det for hensigtsmæssigt at integrere dannelsesaspekterne i operationaliserbare kompetencekategorier for at sikre at de bliver gjort til genstand for undervisning og evaluering.

Den debat der med Uddannelsesredegørelse 2000 blev rejst om fagenes kernefaglighed (Undervisningsministeriet, 2000), kan til en vis grad ses som et forsøg på at give kompetencebegrebet modstand. Heri blev der trukket på den centraleuropæiske dannelsestradition for med Klafkis dannelseskonception at analysere sig frem til fagenes umistelige kerner. Dvs. en besindelse på fag, faglighed og traditionelle værdier som en modvægt til kompetencernes situationsbestemte handlinger. Men Uddannelsesredegørelse 2000 var bemærkelsesværdig uklar i sit faglighedsbegreb. Redegørelsen definerede faglighed som:

“FAGLIGHED er igen et substantiv og er netop udtrykket for den dyrkning af det afgrænsede rum eller område, som fagets faglige udøvere er beskæftiget med og optaget af.” (Undervisningsministeriet, 2000, s. 20).

Her er ikke mange bud på aspekter eller principper som fagligheden kan vurderes ud fra. Senere i redegørelsen (s. 92f) opfattes kernefaglighed dog som rummende både viden, færdighed og holdning, og med henvisning til Klafki skal et fags kerne leve op til almendannende principper om kategorialitet, eksemplaritet og indhold af aktuelle nøgleproblemer.

1.5 Kompetencer som individuel eller social kategori?

I langt de fleste sammenhænge ses kompetence som en individuel egenskab knyttet til den enkelte lærende. Vi bærer hver især vores kompetencer, som vi så kan bruge i de forskellige sammenhænge vi indgår i. En bredere kompetenceopfattelse fremlægges fx i Kompetence som intersubjektivt fænomen (Jensen & Prahl, 2000). Med et organisationsteoretisk udgangspunkt argumenteres for at industrialismens kvalifikationsbegreb ikke passer til postFordismens komplekse arbejdssituationer. Parallelt hermed kan man argumentere for at opfattelsen af faglighed må ændre sig så den er i overensstemmelse med nutidige organisationsformer og arbejdskrav. Fagligheden må beskrives som en processuelt udfoldet evne til at møde fagets problemer. Og her er det centralt at erkende at langt det meste arbejde i dag udføres i et komplekst samarbejde hvorfor den

“… kompetente handlen udtrykker en intersubjektiv betydningsforhandling, gennem hvilken den flertydige og uforudsigelige situation får mening i og med, at den mestres intersubjektivt. Den kompetente handlen er med andre ord en kreativ konstruktions proces, i hvilken individerne omsætter deres kvalifikationer i deres intersubjektive mestring af de muligheder, problemforståelse og udfordringer, den organisatoriske handlesammenhæng rummer.” (Jensen & Prahl, 2000, s. 29-30).

En kompetence kan således ikke eftervises hos den enkelte isoleret, men må ses i forhold til hvorledes den enkelte klarer arbejdsopgaver i samspil med andre:

“Kompetencen genereres altså mellem mennesker. Men selv om kompetencen på denne måde bestemmes som værende af intersubjektiv natur, så udøves den af enkelte individer som de enkeltes muligheder for sammen med andre i en konkret handlesammenhæng at mestre flertydige situationer i forbindelse med arbejdets udførelse.” (Jensen & Prahl, 2000, s. 30).

Et sådant syn på kompetencer er i overensstemmelse med naturfagsforskere som fx Michael Roth der ser naturfagsuddannelse som et udgangspunkt for at engagere elever i sociale handlinger (Roth & Désautels, 2002), og som giver en række eksempler på hvorledes naturfag kan læres gennem social praksis (Lee & Roth, 2002). En naturfagsundervisning efter sådanne retningslinier må nødvendigvis få konsekvenser for evalueringsformen.

Der er således gode argumenter for at opfatte kompetencer som en socialt bestemt egenskab, eller i hvert fald som noget den enkelte erhverver i sociale sammenhænge, og som det giver mest mening at afprøve i samspilssituationer. Samtidig ligger der i dette problemløsningsorienterede og intersubjektive kompetencebegreb implicit nogle bud på de læreprocesser der kan udvikle kompetencerne.

1.6 Kompetencebegrebet som det anvendes i denne artikel

Med den foregående diskussion har vi forsøgt at redegøre for og perspektivere kompetencebegrebets opkomst og anvendelse. Vi har ikke forsøgt at lave en udtømmende beskrivelse af feltet, men tværtimod afgrænset os til de forståelser, anvendelser og omstændigheder som vi finder relevante for udarbejdelsen af en nutidig kompetencebeskrivelse af naturfagene i Danmark.

Mange af de omtalte definitioner og tiltag indeholder elementer og overvejelser som vi finder vigtige og brugbare. Alligevel savner vi en generel kompetencedefinition som forener DeSeCo’sarbejdets generalitet, den mere specifikke Scientific Literacytænkning (herunder PISA) og et klart civilisatorisk, dannelsesmæssigt sigte. Det sidste kan bl.a. opnås ved at knytte kompetenceerhvervelsen til et dannende formål. En hensigtsmæssig kompetenceformulering indeholder efter vores opfattelse således både en beskrivelse af hvad man forstår ved en kompetence, hvilke elementer den bygger på, hvilket formål den tjener, og i hvilke sammenhænge den skal kunne udtrykkes. I overensstemmelse med denne struktur foreslår vi følgende generelle naturfaglige kompetencedefinition:

Evne og vilje til handling, alene og sammen med andre, som udnytter naturfaglig undren, viden, færdigheder, strategier og metaviden til at skabe mening og autonomi og udøve medbestemmelse i de livssammenhænge hvor det er relevant.

Der knytter sig en række kommentarer og uddybninger til denne definition:

Formuleringen i første linie fastslår at kompetence ikke kun er et spørgsmål om at kunne handle, men også forudsætter villighed, altså et målrettet element. Under ét signalerer vores kompetencebegreb en integration af manuelle, kognitive, affektive og målrettede elementer. Vi tilslutter os den opfattelse at kompetence og i denne sammenhæng naturfaglig kompetence kan være distribueret og intersubjektiv. For at tydeliggøre dette indeholder første linie tilføjelsen “alene og sammen med andre”.

“At skabe mening og autonomi” kan ses som udmøntninger af Klafkis personrettede dannelsesdimension evne til selvbestemmelse. Ordet autonomi henviser imidlertid også til en selvstændig omgang med og i faget, fx i et professionsperspektiv. “Medbestemmelse” knytter kompetencebegrebet til et civilisatorisk formål.

Den sidste linje “...livssammenhænge hvor det er relevant” indeholder flere pointer: Med det brede dannelsessigte vi indlejrer i kompetencedefinitionen, er det naturligt at fastholde livssammenhænge frem for faglige sammenhænge som ultimativ udfoldelsesarena for kompetencer. Vores kompetencebeskrivelse er ikke foretaget inde fra fagene, og de tilstræbte naturfaglige kompetencer udfoldes ikke udelukkende i fagene. Men naturfagstimerne er principielt en relevant livssammenhæng for elever, og derfor vil en kompetent naturfagselev også kunne skabe mening og udøve medbestemmelse i timerne. Hvad der er relevante livssammenhænge, varierer selvfølgelig med den uddannelsessøgendes alder og baggrund, med skoletype og skoletrin - og med den enkeltes præferencer og prioriteringer mht. livsverdenen uden for skolen (hobbyer, erhvervsarbejde, politisk engagement, tvkiggeri, gørdetselvorientering, osv.). I den forstand er vores kompetencebegreb både kontekstualiseret og relativt. Man kan være fuldt naturfagligt kompetent både som folkeskoleelev, som borger og som professionsrettet studerende, men målestokkene er selvfølgelig forskellige.

Indholdsmæssigt er denne definition i stor overensstemmelse med kompetencedefinitionen i Bind 1 (Andersen m.fl., 2003), hvor naturfaglig kompetence beskrives som det at have viden om, at forstå, udøve, anvende, og kunne tage kritisk stilling til natur, naturfaglighed, naturvidenskab og teknologi i en mangfoldighed af sammenhænge hvori disse indgår eller kan komme til at indgå. Når vi alligevel foretrækker denne version, er det fordi den på enkeltpunkter er mere udførlig (fx muligheden for distribuerede kompetencer) - og først og fremmest fordi den tydeliggør det begrundelsesperspektiv der er indlejret i vores tænkning omkring kompetencerne.

Vores kompetencedefinition er generel og udsiger intet om hvordan de forskellige kompetenceelementer læres eller om en hensigtsmæssig progression og arbejdsdeling for arbejdet med naturfaglige kompetencer. Dette vil blive diskuteret nedenfor. I kapitel 4 beskriver vi i større detalje en række naturfaglige delkompetencer som knytter sig til de forskellige niveauer af uddannelsessystemet.

2 Kompetencer i et læringsteoretisk lys

Når man diskuterer kompetencer i en uddannelsesmæssig sammenhæng, trænger en række centrale spørgsmål sig på:

• hvordan er forholdet mellem kompetencer og læring?
  
• hvordan lærer man kompetencer i en institutionel/formel sammenhæng?
  
• er der en hensigtsmæssig progression for arbejdet med kompetencer?
  
• hvordan evalueres kompetencer?
  

Forsøg på at besvare disse spørgsmål involverer indsigter fra en række forskellige discipliner, bl.a. generel læringsteori, fagdidaktik og udviklingspsykologi.

I sin analyse af kompetence- og læringsbegrebernes fremvækst anfører S. Hermann (Hermann, 2003) følgende figur (figur 1), som demonstrerer begrebernes udviklingshistorie fra forskellige kontekster samt hvorledes de aktuelt er vævet ind i hinanden.

“alle processer bliver til læring og alle kvaliteter kan ses som kompetencer”.

 
Figur 1. Hermanns kompetencekontekst.

Den dobbelte bevægelse i udbredelsen af begreberne, deres aktuelle sammenvævning og symmetrien antyder at forholdet mellem kompetencer og læring med samme rimelighed kan anskues fra kompetencesiden: hvilke typer af læreprocesser aktualiseres af kompetencebegrebet?, som fra læringssiden: hvilke typer af kompetencer tilgodeses i særlig grad af de forskellige læringsteoretiske positioner som præger nutidig fagdidaktik? I det følgende vil vi se på disse spørgsmål.

2.1 Hvilke typer af læreprocesser aktualiseres af kompetencebegrebet?

Kompetencebegrebet afspejler forandringer i vores opfattelse af viden. Viden opfattes ikke længere som en uforgængelig ressource, fx har relevant viden inden for datalogi & ITanvendelser en ultrakort halveringstid. Innovationshastigheden er stor, 

Videnstilegnelse er i senmoderniteten heller ikke knyttet til en bestemt livsfase eller institutionsform. Viden bliver forbundet med et individuelt udviklingsperspektiv hvorved kompetencetænkningen integrerer traditionelle dannelseselementer.

“Grundlæggende kan vi sige, at kvalifikationerne udspringer af en faglighed og udvirkes gennem undervisning, der foregår i institutioner. Kompetencer skabes gennem læring, begribes via sagligheder og foregår hvor som helst vi kan tematisere et læringsmiljø, et praksisfællesskab eller en kompetenceudviklingsarena.” (Hermann, 2003, s. 44).

“Når kompetencer sociale, personlige, følelsesmæssige, handlingsmæssige etc. der er rettet mod aktivitet, således skal fremmes, og ikke blot tilegnelsen af viden, skifter fokus fra stoffet til didaktikken. Eller rettere: stoffet er ikke en tekst, et fag og slet ikke en kanon, men et individ eller individers interaktion med hinanden eller omgivelserne.” (Hermann, 2003, s. 46).

I en lidt mere udfoldet form kan man fremhæve tre aspekter som beskrives i det følgende:

I det kompetenceorienterede samfund har skolen mistet sit monopol, som “stedet hvor man lærer noget.” Institutionaliseret læring er kun en (måske endog beskeden) del af det samlede læringsbillede. Det er ikke nyt at børn lærer sig sprog i vuggestue- og børnehavefællesskabet, bliver mestre i strategispil i kammeratskabsgruppens fællesskab omkring pc’en derhjemme,eller at de fleste voksne opkvalificeres gennem samarbejde, fx i team, på deres arbejdspladser. Det nye er en anerkendelse af det enorme læringspotentiale der ligger i uformelle læringsmiljøer og hverdagsnære læringssituationer fjernt fra traditionel undervisning. Spørgsmålet er om læreprocesserne i skolen skal forblive “kunstige”, eller om de med fordel kan lære af hvordan læring foregår uden for skolen. Et kompetencebaseret uddannelsessigte indebærer næsten uundgåeligt at aspekter, fx omkring undervisningens organisering, af uformel læring rykker inden for i skolen.

Kompetenceudvikling forbindes med læring frem for undervisning.

Groft sagt tager undervisning sit udgangspunkt i stoffet og fagligheden, mens læringsperspektivet fokuserer på den lærende og hvordan vedkommende lærer. Læringsbegrebet integrerer således faglige aspekter med personlig meningstilskrivelse, motivation m.m. En lærer som tænker i undervisningsmæssige baner vil fokusere på hvordan han/hun bedst muligt formidler stoffet. En lærings (og kompetence)tænkende lærer vil i stedet bruge energien på at tilrettelægge rammer og støtte for den enkelte elevs møde med den relevante faglighed, jf. “stoffet er ikke en tekst, et fag og slet ikke en kanon, men et individ eller individers interaktion med hinanden eller omgivelserne.” I det hele taget vil en sådan lærer kunne hente inspiration i moderne didaktisk forskning idet læringsperspektivet er en integreret del af moderne, konstruktivistiske læringsteorier (se nedenfor). Diverse undersøgelser ((Krogh & Thomsen, 2000) (Dolin, 2003b) og (Evalueringsinstitut, 2001)) har vist at danske gymnasielærere i naturfagene underviser i traditionel forstand og i almindelighed er langt fra en konstruktivistisk tilgang til undervisningen.

Kompetencer begribes gennem sagligheder, dvs. konkrete kontekster og problemstillinger. De tilstræbte kompetencer må selvfølgelig være relevante for det virkelige liv og kunne aktiveres uden for skolen. Ved at lade læreprocesserne tage udgangspunkt i væsentlige, “autentiske”/virkelighedsnære problemstillinger og sagsforhold kan man imødegå såvel relevanskravet som problemet med transfer fra skolen til hverdagslivet. Fagligheden stilles herefter til rådighed for eleverne som et særligt sæt syns, forståelses- og bearbejdningsmåder der kan kvalificere deres handlemuligheder i forhold til den givne problemstilling eller kontekst.

2.2 Hvilke typer af kompetencer tilgodeses i relevante læringsteorier?

Diskussionen ovenfor udpegede væsentlige træk ved kompetenceorienterede læreprocesser. Det kan herefter være nyttigt at afklare hvilke læringsteoretiske indsigter man i særlig grad vil kunne støtte sig til i udviklingen af et kompetenceorienteret skolesystem.

Den fagdidaktiske forskning har siden slutningen af 1970’erne været domineret af konstruktivistiske læringsteorier, der som grundopfattelse har at den lærende selv bygger sin viden op, aktivt og i vekselvirkning med omgivelserne. Læring er således ikke en simpel transmission af viden, fx fra lærer til elev. Ydermere betoner konstruktivistisk orienterede læringsteorier at al læring tager udgangspunkt i og filtreres af den lærendes forudgående viden. Ausubels berømte dictum anses stadigvæk for gyldigt: “The most important single factor influencing learning is what the learner already knows.” (Ausubel, 1968).

Fra dette fælles udgangspunkt har der imidlertid været en udvikling således at i hvert fald tre forskellige konstruktivistiske orienteringer er relevante for at “udspænde” det nuværende fagdidaktiske paradigme. Den mentalistisk/kognitive konstruktivisme dominerede 1980’ernes forskning og læreplanstænkning, men den blev i 1990’erne henvist til en mere ydmyg rolle af socialkonstruktivistiske læringsteorier. Meget tyder på at det næste tiår kan blive domineret af en særlig socialkonstruktivistisk variant, den såkaldte praksislæring.

• tænke via bevaringssætninger
  
• tænke i proportionalitet
  
• udøve variabelkontrol (fx i undersøgelser)
  
• bruge modeller
  
• udføre kategoriseringer og ordninger
  
• argumentere kausalt
  
• ræsonnere via sandsynligheder.
  

I et mentalistisk/kognitivt perspektiv må kompetencer forstås som en beherskelse af sådanne grundlæggende tankemønstre, generelt eller inden for en faglig kontekst. Piaget opfattede tankemønstrene som generelle, dvs. han anså at når de først var etablerede ville de kunne anvendes inden for et hvilket som helst område. Det engelske CASEprojekt (Cognitive Acceleration in Science Education, (Adey & Shayer, 1994)) synes umiddelbart at bekræfte denne opfattelse, idet træningsforløb i bl.a. ovennævnte tankemønstre med empirisk signifikans har givet bedre resultater ved konventionel eksamen i såvel science som matematik og sågar engelsk. Der har været megen diskussion af hvad der har virket. Måske er det fordi disse træningsforløb systematisk arbejder med bridging, dvs. måder at etablere transfer til andre vidensområder. I hvert fald har en lang række undersøgelser påvist at læring i vid udstrækning er situeret, dvs. ikke af generel natur. Således sammenfatter Biggs en række empiriske studier af udviklingen blandt studerende inden for en række fag:

“Although the sequence of stages followed from the simple to the complex, students did not perform consistently; we found that a middle concrete response in mathematics might be followed by a series of concrete generalisations [early formal] responses in geography. […] Further, formal responses in mathematics given by a particular student one week might be followed by middle concrete responses the following week.” (Biggs, 1982).

Som det fremgår, er tankemønsterkompetencen end ikke stabil inden for et fagområde. For Biggs er det en illustration af at andre faktorer end de rent kognitive (fx motivation) spiller ind.

Piaget mente tillige at kunne fastslå at individets tænkning udvikler sig universalt igennem en række trin (“stadier”), hvert karakteriseret ved bestemte færdigheder og logik:

• Det sensomotoriske stadium (ca. 0-2 år)
  
• Det præoperationelle stadium (ca. 2-7 år)
  
• Det konkretoperationelle stadium (7-11 år)
  
• Det formeltoperationelle stadium (fra 11 årsalderen).
  

Aldersangivelserne anså Piaget kun for vejledende, men rimeligvis er kun de to seneste stadier relevante for naturfagsundervisningen. I henhold til Piaget er stadierne hierarkisk forbundne: man skal være færdig på ét stadium før man kan udvise kompetence på det næste. Udviklingen fra stadie til stadie anses for biologisk betinget og kan som sådan ikke forceres. Piagets stadietænkning har fået gevaldige skud for boven: Den biologiske udviklingslinie er ikke universel, således når kun ca. 30% af en (engelsk) ungdomsårgang overhovedet op på det formeltoperationelle stadium (Adey & Shayer, 1994)! Individuelle forskelle synes at overlejre den almindelige tendens. Som omtalt ovenfor afviser undersøgelser (bl.a. (Biggs, 1982)) at et individs tænkeevne kan karakteriseres ved ét generelt stadium. Man kan i bedste fald tale om stadierne som en domænespecifik udviklingstendens. Tilbage står at nogle typer af kognitive belastninger er sværere end andre, og at en hensigtsmæssig kompetenceprogression må gå gennem forskellige niveauer af konkret funderede kompetencer til flere niveauer af formelt funderede kompetencer.

“learning science is learning to talk science” (Lemke, 1990)), evnen til at bruge bestemte repræsentationer, apparater m.m. med given kompleksitet samt evnen til at uddrage og udstrække (faglig) mening af samtale og vekselvirkning med andre. Dette sidste antyder en drejning i retning af at kompetencerne (i lighed med læringssynet) bliver sociale og måske i bund og grund vanskeligt kan tilskrives den enkelte (jf. tidligere diskussion).

Wenger inkorporerer eksplicit kompetencebegrebet i sin teori og når frem til at kompetent deltagelse (“membership”) i praksis inkluderer evne til at engagere sig i forhold til andre og respondere konstruktivt, evne til at tage ansvar for praksis og udvikling af denne, evne til at genkende/anerkende (“recognize”) og anvende det repertoire der knytter sig til praksis for at skabe ny mening (Wenger, 1998). Faglige kompetencer er således knyttet til den historie og de kontekster som indgår i praksis.

En progression efter praksisdeltagelseskompetence vil primært forholde sig til hvilke typer af praksis/kontekster eleven bør beherske på forskellige niveauer, og i hvilken grad deltagelsen kan være perifer. Delvist overlappende hermed (og mere traditionelt) må progressionen afspejle hvor stor en del af praksisrepertoiret eleverne skal kunne anvende.

Kompetencerne vil udelukkende komme til udtryk i en fælles praksis, og man kan diskutere i hvilken udstrækning det giver mening at gøre dem rent individuelle. I overensstemmelse med denne tankegang skriver Roth og Lee: “We propose scientific literacy to be characteristic of situations rather than an attribute of individuals” og “scientific literacy is a property of collective situations and characterizes interactions irreducible to characteristics of individuals.” (Roth & Lee, 2001).

2.3 Nogle pejlemærker for kompetenceorienterede læreprocesser

“Learning cannot be designed. Ultimately, it belongs to the realm of experience and practice. It follows the negotiation of meaning; it moves on its own terms. It slips through the cracks; it creates its own cracks. Learning happens, design or no design. And yet there are few more urgent tasks than to design social infrastructures that foster learning.” (Wenger, 1998, s. 225).

Citatet maner til at lærere, didaktikere og andre læringsdesignere holder benene på jorden: læring sker ikke som et resultat af undervisningsdesign, men som en respons på dette. Eleverne vil altid aktivt fortolke, forhandle og agere som et svar på undervisningsplanlægningen. Læringsteorierne kan hverken i praksis eller princippet generere andet og mere end pejlemærker for hvordan undervisningen kan tilrettelægges med henblik på at muliggøre læreprocesser der kan udvikle naturfagskompetencer. Et antal overordnede pejlemærker følger umiddelbart af diskussionen i forrige afsnit:

Kompetencer udvikles gennem aktivitet eleverne må have heads& handsonmuligheder. Forudsætningen for at eleverne kan mestre bestemte handlemønstre, er selvsagt at de har haft lejlighed til at praktisere dem. En traditionel fagcentreret undervisning hvor lærerens fremstilling af stoffet er i centrum, vil øge lærerens kompetence udi denne type af undervisning, men rimeligvis ikke bidrage synderligt til udvikling af elevkompetencer. Det er alment accepteret blandt naturfagslærere at eksperimentelle kompetencer kun opnås gennem at eleverne udfører eksperimentelt arbejde selv. Tilsvarende vil de ikke udvikle evne til at vurdere populærvidenskabelige tidsskrifter ved udelukkende at høre lærerens vurdering; de er nødt til selv at bringe kriterier, egne værdier og refleksioner i anvendelse.

Elever kan lære af og med hinanden uden at læreren bliver overflødig. Dette udsagn kan udmøntes på forskellige måder og i forskellige læringsmiljøer, fx:

• “Dialogiske” klasserum ((Dysthe, 1995) og (Wertsch, 1991)): Her arbejdes der målrettet med at bringe mange “stemmer”/ bidrag ind i undervisningen. Elevbidragene værdsættes og bruges i den videre undervisning, samtidig med at naturfagslærerens sædvanlige rolle som den der fortæller hvordan tingene hænger sammen, eller hvad facit er, skal være nedtonet. En undervisning der flytter fokus fra lærerens overbevisende “autoritative ord” til elevernes søgen efter egen indre overbevisende stemme, vil gøre det meningsfuldt at diskutere og afklare med andre elever og demonstrere disse som læringsressourcer. Lærerens rolle bliver i denne situation at bringe relevante bidrag/stemmer i dialog med hinanden, vise hvordan de evt. befrugter eller modsiger hinanden, få eleverne til at forholde sig og afklare styrker og begrænsninger i synsvinkler m.m. (Dolin, 2003a, s. 184ff.). Væsentlige karakteristika ved lærerrollen indfanges af betegnelsen “socratic dialogue”, som har været brugt i forbindelse med amerikanske universitetstiltag med samme inspirationskilde (fx (Hake, 1992)).
  
• Communities of learners (fx (Crawford, Krajicek & Marx, 1999)). Her organiseres undervisningen omkring faste grupper, læringsfællesskaber. Grupperne er så heterogent sammensatte som muligt, og man tilstræber en opgavedeling så alle bliver lokale eksperter inden for et område som er væsentligt for opgaveløsningen. Herved opnår man en gensidig afhængighed og udnytter elevernes evne til at lære af hinanden. Læreren udstikker selvfølgelig rammerne for gruppens arbejde (opgave, produktkrav m.m.) og støtter gruppeprocesserne. Lærerens faglige indsats koncentreres i forhold til enkeltelevers problemer med at opnå indsigt i deres underområder.
  

Læringen bygges op omkring “autentiske” kontekster og problemer

(Roth, 1995). Autenticitet kan anskues fra forskellige vinkler (Bangsgaard, Dolin Rasmussen & Trinhammer, 2001). Førstog fremmest kan det udtrykke at eleverne har en oplevelse af subjektiv relevans i forhold til undervisningens tema eller problem, altså at det for dem er et væsentligt problem at beskæftige sig med. Dernæst kan det handle om at arbejde med faget på en måde som er autentisk i forhold til videnskabsfagets arbejdsmetoder. Det kan være betydningsfuldt at arbejde autentisk i denne forstand når man vil udvikle elevernes evne til at vurdere faget i metaperspektiv. Ofte gennemføres eleveksperimenter efter en detaljeret øvelsesvejledning (“kogebog”) og med det erklærede formål at eftervise en allerede udledt lovmæssighed. Dette er klart uautentisk og giver et misvisende billede af naturvidenskaben som lukket, fortolkningsfri “factgathering”. Eleverne er nødt til at have prøvet at sidde med frihedsgrader og kvalificerede fortolkningsmuligheder for at kunne vurdere hvorledes fagets viden genereres og valideres. Endelig kan autenticitetsbegrebet udtrykke at emner og problemer tager deres udgangspunkt i den virkelige verden uden for skolens vægge. I den mindst radikale fortolkning kan dette gennemføres som tema eller projektarbejder af mere eller mindre tværfaglig karakter på skolen (fx (Crawford m. fl., 1999). I den forstand vil det være velkendt for de fleste lærere. Mere radikalt er det imidlertid at insistere på at ikke bare problemet, men også konteksten skal være autentisk. Undervisning om miljøforhold bør i så fald foregå på stedet for det givne miljøproblem og i et fællesskab knyttet til dette felt. Man kan fx arbejde med indeklimaproblemer i et lokalt “BSTteam” og med ekstern konsulent. Eller agere “vandmiljøwatch” på et nærtliggende vandløb (Lee & Roth, 2002) og i interaktion med amtets miljøbiologer, NGOorganisationer m.m. En sådan skoleoverskridende variant øger givetvis transfer og giver kompetencer af størst holdbarhed. Centralt i sådanne læringsforløb ligger tillige evnen til at handle i henhold til demokratiske spilleregler i forhold til epoketypiske problemstillinger. Det er således svært at forestille sig mere velegnede læringsforhold hvis man vil udvikle kompetencer knyttet til demokratiske formål. Men det stiller store krav til lærerne om udadvendthed - og til eksterne aktører om medspil hvis det skal fungere i større format.

2.4 Om progression i arbejdet med kompetencer

I den videnskabscentrerede tænkning fra 1960’erne strukturerede man pensa og evalueringskriterier efter en strengt faglig systematik. Der kom som bekendt ikke meget godt ud af de ambitiøse bestræbelser i hvert fald ikke for den store gruppe af elever. I senere tiders elevcentrerede læseplaner udfoldes den faglige systematik først efter at andre kriterier er gjort gældende, fx anbefaler læseplanen for natur/teknik i folkeskolen at der tages “udgangspunkt i et emne, et spørgsmål eller en bredere problemstilling”, samt at undervisningen i 1.2. klasse foregår

“hovedsageligt med udgangspunkt i den nære omverden.” Først herefter bygges den faglige systematik ind i delmålene. I denne rapportsammenhæng vil vi tilsvarende mene at det er væsentligt at eleverne får autentiske oplevelser af faget som en sammenhængende struktur, men forkaste den faglige struktur som primært grundlag for kompetencetænkning på langs af uddannelsessystemet. Det forhindrer imidlertid ikke at man kan operere med en progression i, hvor struktureret elevernes repræsentation af faget er. Noget sådant omtales nedenfor (“Solotaksonomien”).

Svarende til hver af de tre omtalte læringsteorier kan man formulere tre overordnede progressionsprincipper som gennemgås i det følgende. Det drejer sig først om et udviklings- og kognitionspsykologisk princip (delvist overlejret med et kompleksitetsprincip), dernæst om et kultur- og medieringsprincip og til sidst om et praksisdeltagelsesprincip.

Det udviklings- og kognitionspsykologiske princip

Der er ikke nogen universel biologisk udviklingslinie som foreskriver hvornår eleverne generelt vil kunne beherske bestemte tankemønstre. Men i almindelighed vil elevers læring inden for et område gå i retningen fra sensomotorisk/præoperationelt, via konkrete operationer mod (i bedste fald) beherskelse af formelle operationer. Og selv ikke i ungdomsuddannelserne kan man tage det for givet at eleverne behersker formelle operationer. Disse ting kan tilsammen bruges som et argument for en “spiralformet” læseplan, eller som et argument for at man idet enkelte undervisningsforløb i ungdomsuddannelserne bruger kinæstetiske og konkrete elementer som afsæt for det formelt operationelle arbejde der traditionelt har fyldt meget.

Nogle tankemønstre og operationer er sværere end andre, fx vil det være nemmere at udføre serieordninger og enkle kategoriseringer end at tænke i proportionalitet eller bevarelsessætninger. Man kunne muligvis ordne et større antal sådanne logiske tankemønstre hierarkisk og etablere en progression på dette grundlag. Frem for at gøre dette har Shayer og Adey i deres

“Curriculum Analysis Taxonomy” imidlertid kortlagt hvorledes (en række af) Piagets formelle operationer har “forløbere” på konkret niveau (Shayer & Adey, 1981). Dermed anviser de i realiteten en række “kimkompetencer” som der kan arbejdes med. Det amerikanske “Project 2061” gør noget tilsvarende i deres benchmarking af fx delområdet “proportional reasoning” med følgende progression: bruge (pæne) brøker til bl.a. at ordne (K2), bruge brøker som repræsentationer for dele af en ting (K3-5), håndtere a/b og forskellige tolkninger, identificere den særlige relation mellem a og b, hvor a/b er konstant (K6-8) og relatere til lineære og ikkelineære sammenhænge (K9-12). En sådan progression kan selvfølgelig overlejres med fagligt indhold.

Grundlæggende bygger en sådan progressionstænkning dog på den fundamentale antagelse at de relevante kompetencer konstitueres af et antal logiske, abstrakte tankemønstre tilsat et fagligt indhold. Som det vil fremgå af afsnit 3.1, mener vi ikke at dette synspunkt holder.

Der er andre måder at etablere hierarkier mht. kognitiv kompleksitet. Mest kendt er nok Blooms berømte kognitive taksonomi hvor undervisningsmålene er ordnet efter niveauer af videnstilegnelse (se tabel 1). I Blooms oprindelige tekst er der lagt vægt på hvorledes de forskellige niveauer af videnstilegnelse kan demonstreres. Dermed bliver der reelt tale om en (dekontekstualiseret) kompetencebeskrivelse som vi har tilføjet til taksonominiveauerne (tabel 1).

Blooms taksonomi er hyppigt blevet brugt både i forbindelse med målformuleringer og evalueringskriterier for fag (fx Gymnasiebekendtgørelsen: Fagbilag i fysik af maj 1999, “Klare mål” for folkeskolen, natur/teknik (synoptisk opstillede, www.uvm.dk, 10.1.03)). Nærlæsning af disse dokumenter afslører hurtigt at taksonomien ikke bliver brugt til at udtrykke progression i uddannelsesforløbet, men blot som udtryk for det faglige fordybelsesniveau ved “afregningstidspunktet”. I gymnasiefysikkens fagbilag er Bniveauets målformuleringer stort set identiske med Aniveauets, blot gradbøjet til simpel vurdering og enkle problemstillinger. Derudover skal man på højt niveau selv kunne opstille og kombinere modeller. De “klare” delmål er væsentligst beskrevet ved ordene beskrive, redegøre og kende. I enkeltsituationer dukker ordene anvende, planlægge, designe op. Gradvist skal eleverne altså arbejde sig igennem en række faglige emner med samme (lave) niveau som mål. Noget tilsvarende gør sig i øvrigt gældende for folkeskolens fysikkemi fag. Det er svært at se en bevidst tænkning med hensyn til progression i de “Klare mål”.

Klopfer har foretaget en systematisk udredning af hvorledes Blooms taksonomi kan tilpasses naturfagene (Klopfer, 1970).

• (evne til) at genkende et problem
  
• (evne til) at formulere en arbejdshypotese
  
• (evne til) at udvælge brugbare tests til efterprøvning af en hypotese
  
• (evne til) designe/planlægge passende procedurer til at foretage en eksperimentel test.
  

Klopfers arbejde er systematisk - og tillige fremsynet idet han også lader færdigheder, holdninger/interesse samt perspektiveringer indgå som legitime mål for undervisningen. Det er i allerhøjeste grad en udvidelse i forhold til Piaget og Bloom som udelukkende fokuserer på læringens kognitive aspekter.

SOLO-taksonomien (Structure Of Learning Outcome) er yderligere et forsøg på at indfange og hierarkisere efter kognitiv kompleksitet (Biggs, 1982). Det er en væsentlig pointe for Biggs at SOLO implicerer “...shifting the label from the student to his response to a particular task” (Biggs, 1982, s. 22). SOLOprædikater afspejler ikke en elevs generelle niveau, men læringsudbyttet som det kommer til udtryk ved løsningen af en bestemt opgave, dvs. det er en kontekstualiseret læringsmålestok med vægt på læreprocessens output. SOLO bruges i forskningsmæssig sammenhæng jævnligt til at evaluere elevers udbytte af eksperimental/forsøgsundervisning.

Selve taksonomien opererer med fem kompleksitetsniveauer (prestructural, unistructural, multistructural, relational og extended abstract) som integrerer de tre dimensioner: capacity (hvor mange videnselementer indgår?), relating (er elementerne sammenhængende, fx via induktion, deduktion, generalisation?) og closure (er der konsistens og tilsvarende metabetragtninger, er der overskridelse af den umiddelbare kontekst og det umiddelbare vidensfelt?). Det ligger lige for at omforme SOLO til følgende kompetencetaksonomi:

• beherskelse af enkeltdele
  
• beherskelse af sammenhænge
  
• beherskelse af overgribende sammenhænge inden for området (fx konsistens)
  
• evne til overskridelse og perspektivering.
  

SOLO afspejler læringsudbytte, men da der gerne skulle være overensstemmelse mellem læringsudbytte og undervisning, er det fristende at indarbejde en tilsvarende progression i undervisningen. SOLO kan derfor bruges i planlægningen af et enkelt undervisningsforløb, men det virker meningsfuldt også at anvende det på langs i naturfagsundervisningen. I givet fald ville man arbejde factsorienteret i de første klassetrin, dernæst sammenhængsorienteret, osv. En sådan tænkning er indarbejdet i vores kompetenceskema i afsnit 4.1.

Kultur- og medieringsprincippet

Kompetence i dette perspektiv er forbundet med beherskelse af kulturens tale, syns- og struktureringsmåder samt evne til at anvende de hjælpemidler/værktøjer (tekniske og symbolske) som indgår i fagene. Kompetence er i dette perspektiv multidimensionalt, men det giver alligevel god mening at udpege et par fundamentale enkeltdimensioner:

Repræsentationer i faget forskellige måder at repræsentere virkeligheden på i faget. (Dolin, 2003a) opererer med følgende sæt af repræsentationer:

• Fænomenologisk repræsentation:
  En beskrivelse af det fænomen eller den begivenhed man analyserer. Hvad sker der? Hvad kan vi observere direkte?
  
• Eksperimentel repræsentation:
  Indeholder viden om det anvendte materiel, måleinstrumenter, software o.l. Hvilke muligheder og begrænsninger har en given forsøgsopstilling?
  
• Deskriptiv repræsentation:
  Består af de tabeller, grafer o.l. der kan fremstilles på basis af indsamlede data og indfanger derfor også en vis matematisk bearbejdning af fænomenet.
  
• Matematisk symbolsk repræsentation:
  Dannes af de funktioner som beskriver datasættene og de manipulationer man kan foretage på funktionerne (som fx deres afledede).
  
• Begrebsmæssig repræsentation:
  Består af de love, begreber, generalisationer, teorier som kan forklare de observerede fænomener.
  

Det enkelte undervisningsforløb kan med fordel tilrettelægges så det gennemløber en sekvens fra fænomenologisk repræsentation til begrebsmæssig repræsentation. Det kan imidlertid også indlejres i tænkningen om hvilke kompetencer eleverne skal kunne på forskellige niveauer af skolesystemet. En sådan tænkning er integreret i kompetencediagrammet i afsnit 4.1.

Repræsentationer af faget faget i metaperspektiv

Elever skal ikke kun lære noget i naturfag, men også noget om naturfag. Dette anses for et væsentligt aspekt af naturvidenskabelig dannelse, og det er en nødvendig forudsætning for at forstå hvad der foregår i naturfagstimerne. Driver m.fl. advokerer for at der undervises explicit i “(1) the epistemological basis for making scientific knowledge claims and (2) science as a social enterprise.” (Driver m. fl., 1996, s. 144).

Viden i naturvidenskabelige fag er epistemologisk meget forskellig fra viden i hverdagsdomænet (Reif & Larkin, 1991), fx er generalisering, reduktionisme og reproducerbarhed væsentlige kriterier for god viden og vidensskabelse i fagene mens viden i hverdagen normalt vurderes ud fra lokal anvendelighed og i et holistisk perspektiv. Elever kan derfor have svært ved at forstå hvorfor fænomener altid skal “dissekeres”, hvorfor virkeligheden reduceres til et simpelt “system”, og hvorfor forsøg eftergøres og kontrolleres i naturfagstimerne. Driver m. fl. har undersøgt elevers forestillinger om naturvidenskab og denudvikling disse undergår undervejs i skolesystemet (Driver m. fl., 1996). De ser tre karakteristiske mønstre i elevernes forestillinger: fænomenbaseret opfattelse/tænkning, sammenhængsbaseret opfattelse/tænkning og modelbaseret opfattelse/tænkning, hvor den sidste anses for at være i rimelig overensstemmelse med moderne opfattelser af naturvidenskabsteori. Gennemgående bruger de yngste elever en fænomenbaseret tænkning, mens sammenhængstænkning dominerer op til og med ungdomsuddannelserne. Et mindretal af elever i 16årsalderen tænker således på naturvidenskab som foreløbige modeller af verden. Forfatterne anerkender relevansen af samtlige opfattelser, men “students will need to recognize which way of thinking is appropriate in particular situations. It is having these multiple perspectives available which is educationally important” (Driver m. fl., 1996, s. 142), og anfører “...the results are suggestive of a trajectory in the way students’ views about the nature of science evolve and suggest that this information may be useful to consider when planning curriculum materials for different age groups of students.”

Med henvisning til denne betydningsfulde undersøgelse anbefales det at man tilstræber en progression fra fænomenbaseret opfattelse via sammenhængsbasering til modelbaseret opfattelse af faget. Udviklingen i repræsentationer af fagene bliver på denne måde fuldstændig parallel med udviklingen i fagene, sådan som den blev skitseret ovenfor. Indsatsen for at etablere en modelbaseret repræsentation lægges med fordel efter år 16, dvs. i ungdomsuddannelserne.

Praksis-deltagelsesprincippet

Vi har tidligere argumenteret for at kompetencebeskrivelse inden for et praksislæringsbegreb lægger op til at tænke progression inden for (i hvert fald) tre dimensioner:

Kontekster: Hvilke kontekster og praksisser kan man med fordel beherske hvornår? Der er ikke ét ultimativt svar på dette. Men Paludan anfører en “lagmodel” for hvorledes vi forstår det ukendte ud fra det allerede kendte: vi forstår andre mennesker ud fra os selv, dernæst forstår vi den konkrete fysiskbiologiske verden ud fra mennesket og endelig forstår vi mere abstrakte fænomener ud fra det konkrete (Paludan, 2000, s. 157). I en revideret model (personligt kommunikeret) hævdes det at forståelsen af andre mennesker ikke nødvendigvis går forud for forståelsen af konkrete objekter. Det er fristende at sammenfatte dette til en tendens i retning af at man først med udgangspunkt i sig selv kan forstå den nære omverden (mennesker OG objekter man konkret har interaktion med). På dette grundlag vil man dernæst kunne orientere sig mod fjerne og abstrakte fænomener, fx på det samfundsmæssige plan. Sluttelig kan man anlægge metaperspektiver på fænomenerne. Dette argument fastholder den lærendes perspektiv, men i realiteten kunne man nå frem til samme progressionsmæssige pointe via en nærmest komplementær betragtning: En progression som udelukkende tager hensyn til fagets forhold til (elevens) omverden, vil måske kun have tre trin:

I Fra omverdenen ind i faget
Med udgangspunkt i den lærendes verden opnås forståelse for og af hvad faget er og kan

II Fra faget ud i omverdenen
Faget anvendes som middel til at handle i omverdenen

III Fra faget ind i faget
Faget læres for fagets egen skyld med dets egenidentitet i centrum.

Det kan illustreres således:

 
Figur 2. Lagmodel med udgangspunkt i faget.

En udvikling i kontekstualiseringen fra det nære og konkrete, over den fjernere omverden og det abstrakte til metaperspektiverne synes også hensigtsmæssig i forhold til den almindelige udvikling i elevinteresser. (Paludan, 2000, s. 175).

Vi har indlejret en sådan overordnet tænkning i vores kompetenceskema i afsnit 4.1, hvor eleven først skal arbejde med personligt nyttige hverdagspraksisser, dernæst praksisser der orienterer sig mod det samfundsmæssige og til slut indgå i sammenhænge der belyser fagenes kultur- og metaaspekter. Der er dog fortsat betydelige frihedsgrader med hensyn til hvilke helt konkrete praksisser og kontekster man med fordel kan drage ind på de forskellige niveauer.

Repertoire: Repertoiret, de kompetencer som knytter sig til en given praksis, kan selvsagt kun fastlægges efter analyse af netop denne praksis. En praksis bygget op omkring fx at være vandmiljøwatch aktualiserer bl.a. følgende kompetencer: evne til at indsamle bunddyr, vandprøver, evne til at udføre målinger (fx sedimentation, pH, iltindhold), evne til informationssøgning, bearbejdning og dokumentation (relevant ekspertviden, sagsbehandling og miljølovgivning) og evne til kommunikation og samarbejde (internt, i forhold til NGO og kommunale myndigheder, bidrag til offentlig debat).

2.5 Om evaluering af kompetencer

Målet for kompetenceudvikling er vidensbaseret handleformåen. Evaluering af kompetencer må ske i overensstemmelse med såvel selve kompetencemålet som den måde de er lært på (så der skabes “alignment” (Biggs, 1999)). Det vil sige at man må evaluere på vidensbaserede handlinger i relevante sammenhænge. Konkret kan det fx betyde at kompetence til at vurdere skriftlig populærvidenskabelig information evalueres ved at lade eleverne vurdere en ukendt populærvidenskabelig tekst, at eksperimentelle kompetencer evalueres ved at eleverne faktisk planlægger/udfører/interpreterer forsøg i situationen og at evnen til meningsskabelse i et praksisfællesskab måles ved at lade fællesskabet uddrage mening af et projekt med udgangspunkt i praksis. Dette vil implicere ændringer i forhold til mange nuværende eksaminer: procesorienterede eksamensopgaver må formuleres, rammerne/“settings” må defineres med hensyn til samarbejdsmuligheder, tilgængelige informationer osv., og bedømmelseskriterier fastlægges. Alt sammen så man sikrer at evalueringen reelt indfanger de tilstræbte kompetencer (“validitet”), og at en given præstation bedømmes betryggende entydigt (“reliabilitet”). Dette vil kræve et stort (og givetvis bekosteligt) udviklingsarbejde, hvilket også fremgår af udenlandske erfaringer.

I engelsksproget litteratur kaldes kompetenceevaluering performanceassessment. Allerede i midten af 70’erne nedsatte mani England Assessment of Performance Unit (APU), som i tidsrummet 1978-1988 udviklede kompetencebeskrivelser inden for en række fag, bl.a. science, og gennemførte over 40 større nationale undersøgelser, herunder nogle med interaktive evalueringsformer. Erfaringerne herfra er indarbejdet i en lang række senere tiltag, men Tamir påpeger at der fortsat er en række vanskeligheder på vejen til at “achieve the expected advantages of performancebased assessment” (Tamir, 1998, s. 764). Blandt sådanne vanskeligheder anføres:

• At det er bekosteligt at udvikle performanceassessments.
  
• En generel mangel på forståelsesramme. Ofte er det uklart hvad man vil måle, og det bliver svært at udvælge opgaver/problemer samt fastlægge bedømmelseskriterier.
  
• At performanceassessment uanset realismegrad forbliver en kunstig situation, og at eleverne derfor reagerer anderledes end de ville gøre i dagligdagen.
  
• Præstation i én kontekst forudsiger kun i ringe grad præstationer i en anden kontekst.
  
• Det er svært at lave bedømmelseskriterier (“scoring keys”) som også kan indfange alternative kvalitetssvar/handlinger.
  

Flere større internationale undersøgelser har i de senere år orienteret sig mod at lave performanceassessment. TIMMS fra 1995 indeholdt en evaluering af 7. klasseelevers formåen i matematik og naturvidenskab via praktiske opgaver (Harmon & Kelly, 1996). Deres analyse demonstrerede at præstationer kan bedømmes rimeligt entydigt, idet de opnår reliabiliteter på ca. 0,90. De danske delresultater viste “kun en lille korrelation mellem præstationerne for kerneopgaverne fra TIMMS og præstationerne på performanceassessmentopgaverne” (Weng & Hoff, 1999, s. 231) og afslørede ingen kønsforskelle med hensyn til formåen. Den lave korrelation mellem de to typer af resultater antyder at kompetenceevaluering er noget andet og giver noget andet end sædvanlig videnstestning. PISAundersøgelsen fra år 2000 (Andersen & Sørensen, 2001) tester angiveligt kompetencer, fx evne til at identificere data, der er nødvendige i en naturvidenskabelig undersøgelse. Det er imidlertid et spørgsmålom PISAundersøgelsernes paperandpencilformat og de anvendte scoringsprocedurer er valide, altså om evalueringen faktisk indfanger de reelle kompetencer. Interessant er også spørgsmålet om hvorfra de testede kompetencer stammer: er de udviklet i hverdagen eller skolesammenhæng? Amerikanske undersøgelser (Erickson & Meyer, 1998) peger på at jo mere virkelighedsnære og autentiske testsituationerne bliver, desto sværere får man ved at fastslå kompetencernes oprindelse. Dermed afspejler testresultaterne andet og mere end undervisningens duelighed. Den nationale PISAscore er derfor ikke entydigt et udtryk for skolesystemets succes, hvilket også fremgår af (dele af ) OECDs materiale: “This report is able to make statements about the knowledge and skills of individuals born in the same year and still at school at 15 years of age, but having differing educational experiences, both within and outside school”

(OECD, 2001, s.18). Den politiske og offentlige debat synes undertiden at overse denne omstændighed.

Under udviklingsprogrammet herhjemme har en række kompetencebaserede evalueringsformater været afprøvet (Uddannelsesstyrelsen, 2002a; 2002b): projekteksamen, synopsiseksamen, temaeksamen og ITbaseret eksamen. Erfaringsopsamlingen (hæfte 18) efterlyser yderligere afklaring i spørgsmålet om vurderingskriterier, fx om man kan/skal søge at udskille og bedømme almene, sociale og personlige kompetencer i tilgift til de faglige kompetencer. Et andet meget relevant spørgsmål er om karakterskalaen fortsat vil kunne bruges som eneste udtryk for elevers kompetencer. I gymnasiesektoren har der også været gennemført forsøg hvor eksperimentelt arbejde indgår i evalueringsgrundlaget, i lighed med evalueringsproceduren ved folkeskolens afgangsprøver fra fysik/kemi. I erfaringsopsamlingen for kemi hedder det bl.a.: “flere eksaminatorer og censorer værdsætter det langt sikrere bedømmelsesgrundlag, som opnås efter i henved 2 timer at have diskuteret med og oplevet hver enkelt elev i laboratoriet” (Uddannelsesstyrelsen, hæfte 26, 2003). Evalueringskriterierne fremgår ikke af rapporten, så det kan være svært at udtale sig om reliabilitet og validitet i videnskabelig forstand. I det kompetencedrevne projekt “Autentiskfysik” (Bangsgaard m.fl., 2001) var evalueringskriterierne tydelige og de deltagende lærere fastslår: “Det var ikke svært at vurdere den enkelte elev. Lærer og censor var lige så enige om karakterfastsættelsen som ved de traditionelle prøver. Det er til gengæld nemmere at begrunde karakteren over for eleverne, da både elever og lærer kender vurderingskriterierne”. Lærerne fremhæver yderligere at evalueringstypen, qua sin høje overensstemmelse med den daglige undervisning, giver et mere dækkende udtryk for elevernes udbytte af undervisningen.

3 Naturfaglige kompetencer

Naturfagene indgår i uddannelsessystemet sammen med en række andre faggrupper. Eleverne og de studerende skal derfor både i naturfagene og i disse andre faggrupper udvikle de mere fagovergribende kompetencer (almene, sociale, personlige kompetencer) samtidig med at de i naturfagene udvikler de specifikke naturfaglige kompetencer. En væsentlig del af naturfagenes forpligtigelse over for disse såkaldte cross curricular competencies opfyldes i høj grad gennem undervisningens form. Det er derfor vigtigt at der i naturfagene tages eksplicit hensyn til at fremme kompetencer som samarbejdsevne, læringsevne, initiativ osv. gennem den måde undervisningen tilrettelægges på. Der ligger imidlertid et forskningsmæssigt spørgsmål i at afgøre i hvor høj grad disse kompetencer er situationsbestemte og dermed fagspecifikke. Der er fx nok forskel på at samarbejde i en laboratoriesituation og i en teksttolkningssituation, men opbygning af selvtillid kan sandsynligvis foregå på samme måde i naturfag og i andre fag. Vi vil ikke gå dybere i denne problemstilling, men i det følgende primært beskæftige os med de fagspecifikke naturfaglige kompetencer, dvs. de kompetencer som udspringer af fagenes egenart som drivende i arbejdet. De faguafhængige kompetencer kan dog ikke frafiltreres helt, så de vil i et vist omfang indgå i de senere omtalte naturfagskompetencer.

Uddannelsessystemet er en del af samfundet og på hvert uddannelsesniveau indgår fagene i en arbejdsdeling med de andre fag. Dette er forsøgt illustreret i figur 3.

Figur 3. Figuren illustrerer hvorledes de kompetencer som gymnasiet kan fremme, udgør en delmængde af de samfundsmæssige kompetencer. Naturfagene kan på sin side honorere en del af disse gymnasiespecifikke kompetencer, og de enkelte naturfag dækker tilsammen disse kompetencer og bidrager samtidig til at opfylde andre fagområders kompetencekrav.

Overordnet set må det vurderes hvilke kompetencer på samfundsniveau som uddannelsessystemet kan og bør dække. Vægtningen mellem kompetencerne kan variere gennem systemet, og der vil være samfundsrelevante kompetencer som næppe kan tilgodeses i uddannelsessystemet, og omvendt vil uddannelserne sandsynligvis fostre kompetencer som ikke indgår i de samfundsmæssige. Denne vægtning er i bund og grund politisk. På de enkelte niveauer i uddannelsessystemet må man afgøre hvilke kompetencer der primært kan tilgodeses i naturfagene. I figur 3 er ungdomsuddannelserne fremhævet som eksempel, og det er vist hvorledes disse overordnede naturfagskompetencer fordeles mellem de naturvidenskabelige fag. På tilsvarende vis vil naturfagene i folkeskolen tage sig af udvalgte dele af de kompetencer som folkeskolen skal give sine elever osv. Disse naturfaglige kompetencer på de enkelte niveauer vil tilsammen give de naturfaglige kompetencer i uddannelsessystemet. Denne “på langsgående” oversigt vil vi præsentere i kapitel 4.

3.1 Naturfagenes egenart

Vel alle videnskaber beskæftiger sig i et eller andet omfang og på en eller anden måde med naturen, men det der gør naturfagene til naturvidenskab, er de indsigter som de får ud af naturen, og den måde de opnår disse indsigter på. Det er imidlertid vanskeligt at give et fælles bud på hvad naturfagene som samlet gruppe i uddannelsessystemet kan bibringe elever af kompetencer som er specielt for denne faggruppe.

Et vigtigt spørgsmål i denne sammenhæng er om der er en speciel naturvidenskabelig epistemologi, eller om naturvidenskabernes måde at drive videnskab på primært er bestemt af dets genstandsområde. Vi har en ikke særlig velunderbygget opfattelse af at der eksisterer en dialektik mellem genstandsfeltet og epistemologien. Genstandsfeltet “peger” så at sige på en bestemt epistemologi: fx er den døde, kausale natur velegnet til reproducerbare eksperimenter. Omvendt er en bestemt erkendelsesform velegnet til nogle bestemte områder matematisk modelbyggeri giver bedre mening på et magnetfelt end på mellemmenneskelige relationer. Epistemologi eller indhold som det vigtigste er således ikke et enten eller, men et både og. Samtidig er det vores opfattelse at det gennem historien har vekslet hvilken af de to sider der har været dominerende. Da den “moderne” naturvidenskab voksede frem i 1600tallet var det epistemologien der var drivende, det var naturfilosofiens rationelle projekt som adskilte naturvidenskaberne fra andre videnskaber. Der er siden foregået en vis konvergens mellem videnskaberne, så alle videnskaber benytter alle erkendelsesmetoder alt efter hvad der passer bedst til den aktuelle problemstilling. Genstandsfeltet har således fået en relativt større betydning som adskiller mellem videnskaberne. Vi vil først se på epistemologien for i afsnit 3.3 at se på indholdet.

Opfattelsen af naturfagenes epistemologiske egenart om derer en sådan, og hvordan den i givet fald er hænger tæt sammen med hvilken videnskabsteoretisk position man indtager. Der har været mange bud på naturvidenskabelige erkendelsesprocesser (Andersen, 2003). Den logiske positivisme lægger fx vægt på empiriske udsagn og induktiv logik, den kritiske rationalisme lægger vægt på opstilling af teorier som skal kunne falsificeres, mens socialkonstruktivister ser naturvidenskabens viden som konstrueret i og præget af sociale kontekster - og socialkonstruktionisterne mener nærmest at naturen selv bliver skabt med i disse diskursive processer!

Videnskabssociologer giver også meget forskellige bud på hvad der konstituerer videnskaberne. Standardopfattelsen af naturvidenskaben er udtrykt af Robert Mertons CUDOSnormsæt (Communism, Universalism, Disinterestedness, Organized, Scepticism) (Merton, 1973) for frembringelse af naturvidenskabelig viden. Samtidig ses ofte videnskaberne som en pyramide med fysik i toppen, efterfulgt af kemi, biologi osv., og i bunden humanvidenskaber som psykologi. Dette idealbillede er blevet anfægtet fra mange sider. Kuhns paradigmeopfattelse indebærer en ikkerealisme og Feyerabends “anything goes” fraskriver rationalitet afgørende betydning. Der er således mange argumenter for at naturvidenskaberne ikke kan karakteriseres ved og adskilles fra andre videnskaber gennem en særegen, generelt anerkendt epistemologi. Nancy Cartwright nedbryder den hierarkiske pyramideopfattelse hvor:

“… the laws and concepts of each scientific domain are reducible to those of a more fundamental domain, all arranged in a hierarchy, till we reach physics at the pinnacle.” (Cartwright, 1999, s. 6).

I stedet ser hun videnskaberne som adskilte balloner hæftet til forskellige dele af verden:

“… the sciences are each tied, both in application and confirmation, to the same material world; their language is the shared language of spacetime events. But beyond that there is no system, no fixed relations among them. The balloons can be tied togetherto co-operate in different ways and in different bundles when we need them to solve different problems.” (Cartwright, 1999, s. 6).

Der er ifølge Cartwright ingen logisk, konsistent måde at foretage en arbejdsdeling mellem videnskaberne på.

Det kræver en omfattende udredning at tage et standpunkt i dette komplekse felt. Vi vil ikke argumentere for en epistemologisk rangordning af videnskabsområderne med naturvidenskaberne i toppen og litteraturteori i bunden. Men vi vil heller ikke fornægte at der i praksis findes nogle karakteristiske erkendelsesformer som naturvidenskaberne i høj grad bygger på. Vi vil især pege på:

Vi vil ikke påstå at andre fagområder ikke betjener sig af disse måder at erkende naturen på, men for naturfagene er de centrale og har en for disse fag specifik, kulturbunden udformning. Fx er evnen til at repræsentere naturen jo en evne alle fag/videnskaber der arbejder med naturen, må have, men naturfagenes repræsentationer er i særlig grad karakteriseret af grafiske og matematisk/logiske symboler. Naturfagenes modeller er udviklet inden for afgrænsede systemer og med en stringent matematisk udformning. Eksperimenter inden for naturfagene er en veludviklet genre med ret præcise regler og normer (fx reproducerbarhed, usikkerheds- og fejlberegninger, etc.).

Der er i oversigten i parentes angivet de kompetencer som kan siges at rumme de nævnte erkendekategorier. Med denne tilgang vil man således kunne sige, at de specifikke naturfaglige kompetencer er: modelleringskompetence, eksperimentel kompetence og repræsentationskompetence. For at medtage dannelses-aspekterne af naturfagene skal man tilføje en perspektiveringskompetence der indbefatter evnen til at kunne overskride fagene i forhold til andre fag og i forhold til samfundet og den lærende selv.

Alt efter temperament og den vægt man vil give dem i de enkelte fag, kan man så tilføje kompetencer af mere generel art, fx kompetencer til at kommunikere, ræsonnere etc. Disse kompetencer fra figur 3’s højere niveauer anvendes jo på de pågældende fags specifikke genstandsområde med fagets kulturelle ballast og har derfor en for faget speciel udformning. For at gøre de enkelte fags kompetencebeskrivelser læsbare vil det derfor nok være hensigtsmæssigt at indarbejde de ovenfra arvede kompetencer i fagets egen kompetencebeskrivelse.

3.2 De enkelte naturfags kompetencer

Bortset fra at naturfagene beskæftiger sig med naturen, dækker de over mange fag med hver sit genstandsfelt og hver sin tilgang til sit område. De har vel en fælles vag reference til det videnskabelige gennembrud, det rationelle projekt, båret af navne som Galilei og Newton, men der er senere gennem historien sket en opsplitning. En meget grov deling kan spores tilbage til 1600tallets to måder at beskæftige sig med naturen på (Dolin, 2001). Naturfilosofien var den matematisk baserede naturbeskrivelse hvor naturen blev almengjort og bragt på matematisk form. Man formulerede eviggyldige sandheder som Newtons Principia fra 1687, og fysikken og kemien har sine rødder her. Heroverfor lagde naturhistorien vægt på de spor som historiens gang prægede den fysiske verden med. Der blev arbejdet med strukturers mangfoldighed og foranderlighed som i Stenos De Solido fra 1669, og geoscience og biologi har sine rødder her. I dag er grænserne udviskede. De “hårde” naturvidenskaber inddrager psykologiske og narrative elementer i epistemologien og som en del af genstandsfeltet, og de “bløde” naturvidenskaber forsøger at formulere sig i matematiske, stringente termer. I overensstemmelse med Cartwrights ballonmodel er det derfor nok mere frugtbart at anerkende at eventuelle fælles træk ved naturfagene har så forskellig vægt ogudformning i de enkelte naturvidenskabelige fag, at det ikke giver mening at beskrive en fælles kerne. Fagene skal snarere beskrives som nogle kulturelt udviklede redskaber til at arbejde med nogle bestemte problemkredse. Der er et vist overlap mellem arten af problemstillinger og måderne de angribes på, men fagene afspejler en intern rationalitet. Fagenes udøvere ser så at sige noget som andre ikke ser, og novicer skal gennem omgang med fagets praksis tilegne sig dette syn og en evne til at kunne omgås fagets problemkreds. Herved bliver man en kompetent udøver af faget!

Denne måde at betragte naturfagene på lægger op til en pragmatisk analyse af den aktuelle praksis i fagene som basis for en formulering af de kompetencer der kræves af og bør udvikles i fagene. Vi har ikke kunnet afdække disse kompetencer der rent faktisk arbejdes hen imod i de enkelte fag, det ville kræve et omfattende feltarbejde, men vi har set på hvorledes de udtrykkes gennem fagenes officielle krav.

Analyse af naturfagenes formulerede

kompetencekrav

Fagenes selvforståelse og intentioner kommer til udtryk i deres aktuelle bekendtgørelser. Inden for rammerne af denne artikel vil det være relevant at analysere disse med hensyn til hvilke begrundelsesaspekter der henvises til i fagenes undervisningsmål. Lige så indlysende er det at kortlægge elevernes tilsigtede kunnen inden for de fire overordnede naturvidenskabelige kompetencekategorier: modelleringskompetence, repræsentationskompetence, eksperimentel kompetence samt perspektiveringskompetence. Som et konkret eksempel har vi analyseret naturfagene på obligatorisk gymnasieniveau langs disse dimensioner. Gymnasiefagene er ikke konsekvent skrevet i kompetencetermer, men beskrivelserne af hvad eleverne skal kunne, kan relativt ukompliceret fortolkes ind i kompetencekategorierne. På baggrund af en sådan analyse er nedenstående karakteristika fremkommet:

Fysik:

• Hvilke begrundelser kan man læse af fagets undervisningsmål?:
  Undervisningsmålene for obligatorisk fysik udtrykker at man (i hvert fald fra officielt hold) har orienteret sig mod den moderne science literacytænkning. Undervisningen begrundes således primært med demokrati- og kulturargumenter. Den mere generelle formålsbeskrivelse taler også om kreativitet og nysgerrighed, men det er ikke gjort til et undervisningsmål.
  
• Kompetencer: Umiddelbart tegner der sig et misforhold mellem erklærede mål og ekspliciterede kompetencer. En række snævert faglige kompetencer er beskrevet i stor detalje, væsentligst knyttet til kategorierne modellering og det eksperimentelle. Derimod er perspektiveringskompetencen, som primært modsvarer demokrati- og kulturbegrundelserne, mere vagt formuleret. Eleverne skal blot have “kendskab til ...” en række perspektiver. I fagets bedømmelseskriterier indgår på standardiseret vis “at eleven kan perspektivere stoffet”.

Kemi:

• Hvilke begrundelser kan man læse af fagets undervisningsmål?:
  Allerede her finder man den første væsentlige forskel i naturfagenes selvopfattelse. I det omfang kemi ikke blot henviser til sig selv, henvises der mere eller mindre eksplicit til personlig nytteværdi i hverdagen. Dette er nærmest komplementært til fysik.
  
• Kompetencerne: De eksplicitte delkompetencer er knyttet an til stofområder og langt overvejende intrafaglige. Blandt disse er de eksperimentelle kompetencer tydelige og perspektivering fraværende. I bedømmelseskriterierne indgår om eksaminanden: “perspektiverer stoffet, evt. med eksempler fra hverdagen.” Hvis undervisning og bedømmelseskriterier skal hænge sammen, må der være tale om en meget snæver tolkning af perspektivering.

Biologi:

• Hvilke begrundelser kan man læse af fagets undervisningsmål?
  Undervisningsmålene er langt overvejende intrafaglige. Som et sidste punkt (blandt syv) anføres at eleverne skal opnå
  “faglig baggrund for at tage stilling og handle velovervejet i forhold til egne og samfundsmæssige problemer med biologisk indhold.” Der er således ikke kun tale om et kognitivt udbyttemål, men om et vist dannelsesindhold. I denne sætning henvises der reelt både til en personlig nytteværdi og en demokratisk begrundelse for faget.
  
• Kompetencer: Eleverne skal først og fremmest kende til og vide noget om forskellige biologiske områder. Det pointeres ikke at emner som fysiologi og økosystemer skal tjene perspektiverende og/eller dannende formål. Evnen til personlig stillingtagen indgår ikke i bedømmelseskriterierne. Tydeligst beskrevet er de eksperimentelle kompetencer.

Geografi:

• Hvilke begrundelser kan man læse af fagets undervisningsmål?:
  Geografi skiller sig klart ud med en række henvisninger til en traditionel dannelsestænkning, fx skal eleverne opnå omverdens- og mellemfolkelig forståelse samt evne til selvstændig og nuanceret stillingtagen. Alle formuleringer viser tilbage til demokrati- og kulturbegrundelser for faget.
  
• Kompetencer: Geografi opererer ikke med eksperimentel kompetence i samme forstand som de øvrige naturfag. Der er højst tale om at “søge… geografiske data og anden information.” Først og fremmest tyder formuleringerne på en vægtlægning af modellering (fx “opnå et geografisk verdensbillede ved modelbetragtninger og ved egne iagttagelser”) og perspektiveringer (fx “samspil mellem natur og samfund”, “naturudnyttelsens bæredygtighed i vekselvirkning med den teknologiske og økonomiske udvikling”). I de andre naturfag er det relativt let at isolere en intrafaglig kerne - og perspektiveringskompetencen udtrykker i disse tilfælde en evne til overskridelse af den snævre faglighed. Det der i de andre fag fremstår som perspektiveringskompetence, synes at være intrafaglig kompetence i geografi.

Opsummering: Analysen peger på en række forskelle i naturfagenes formelle og aktuelle fremtræden (i hvert fald i det almene gymnasium). Som den ene yderlighed fremstår kemi med fokus på intrafaglige kompetencer og personlig nytteværdi som mål. Fysik har demokratiserende og kulturorienterede mål som bare ikke modsvares af de eksplicitte (og meget kognitive) kompetencemål. Biologi er mindst udførlig med hensyn til sine mål, men udvider feltet med mere dannelsesmæssige mål. Geografi skiller sig afgørende ud ved markante, traditionelle dannelsesmål, ved ikke at arbejde med eksperimenter i samme forstand som de øvrige og ved nærmest at være perspektiverende af natur.

Et konkret eksempel på en kompetenceformulering

Som et eksempel på en kompetenceformulering af et fag baseret på både normative og pragmatiske overvejelser kan følgende bud på fysikkompetencer anføres (efter (Dolin, 2003a)). Forslaget skal ikke betragtes som endeligt eller fuldt konsistent, men som et første forsøg på en beskrivelse af de fysikhandlinger som elever burde være i stand til at udføre efter at have gennemgået undervisningen i fysik på det gymnasiale niveau.

Først bliver de fire kompetencer som ligger centralt i naturfagenes egenart formuleret inden for fysikfagets univers. Det drejer sig om modelkompetencen, den eksperimentelle kompetence, repræsentationskompetencen og perspektiveringskompetencen. Vi har i perspektiveringskompetencen integreret en beskrivelse af hvad det vil sige at være dannet inden for fysik, både set som en klassisk og nyhumanistisk dannelse (man kunne kalde det en kritisk refleksions- og handlekompetence) og set som en postmoderne dannelse (man kunne kalde det for en selvrefleksionskompetence). Herved er perspektiveringskompetencen blevet den mest omfattende kompetence, hvilket er i fin overensstemmelse med intentionerne om at vægte naturfagenes metaaspekter højere.

Derefter følger tre kompetencer som vel vil kræves i alle fag, nemlig et funktionelt kendskab til kulturen (tankegangskompetence), en evne til at kunne begå sig i kulturen (ræsonnementskompetence) og en evne til at kunne kommunikere med og om faget (kommunikationskompetence).

Det er en svær balance at afgøre hvor mange kompetencer man skal have med for at dække fagfeltet, og hvor detaljeret de enkelte kompetencer skal beskrives. Der er jo ikke megen hjælp i at skrive at eleverne skal kunne fysik, og der vil heller ikke være vundet meget ved at have en så detaljeret kompetencebeskrivelse, at der ikke levnes plads til klassens egen udfoldelse (det som Mogens Niss kalder behaviorismefælden (Niss, 1999)).

Man kunne fx argumentere for at tankegangs, ræsonnementsog kommunikationskompetencerne er indeholdt i de fire første (centrale naturfaglige) kompetencer idet disse jo kræver at man med udgangspunkt i en forståelse af fysikfagets egenart kan ræsonnere inden for fysikken med anvendelse af fysikkens redskaber, og at man kan udtrykke og formidle sine resultater. Men dels er en sådan supplerende beskrivelse, som de tre kompetencer kan opfattes som, i overensstemmelse med KOM-projektets opdeling, hvilket vi anser af stor uddannelsespolitisk betydning, og dels giver disse tre kompetencer nogle præciseringer som er af praktisk værdi for fagets udøvere.

I overensstemmelse med vores argumentation for at dannelseselementerne skal kompetenceformuleres, og dermed evalueres, på lige fod med fagets andre krav for at blive taget så alvorligt at der undervises med henblik på at danne eleverne, har vi udformet de to dannelseskompetencer. Man kan også udtrykke det som en insisteren på at formålet med faget operationaliseres således at det ikke opfattes som noget der “kommer ind ad bagdøren” når man arbejder med fagets traditionelle problemstillinger, men som aspekter der skal adresseres eksplicit. Dette vil kræve ganske omfattende omlægninger af undervisningen.

3.3 Hvad med indholdet?

Kompetencerne opnås ved at arbejde med de enkelte fags faglige indhold, men vil langt hen ad vejen være uafhængige af dette indhold. Dette betyder ikke at indholdet er ligegyldigt at det faglige indhold fx er lige godt alt sammen. Der kan være motivationsmæssige grunde til at vælge noget indhold frem for andet. Der kan også være progressionsmæssige grunde til at nogle problemer og emner behandles på bestemte trin i uddannelsessystemet, fx kan man tænke sig at bestemte emner/problemstillinger gentages på forskellige trin, så man kan bygge på foregående trins indsigter. Endelig kan der være fagdidaktiske grunde til at vælge bestemte emners forståelsesformer frem for andres.

I det omfang at et fag ikke udelukkende konstitueres af en epistemologi, men også af et indhold (som vi har argumenteret for i afsnit 3.1), så bør de fagspecifikke kompetencer formuleres som evner til at arbejde med dette bestemte indhold. Eller med eksemplariske dele af dette indhold. Her vil den nævnte dialektik mellem epistemologi og indhold kunne fremhævenoget indhold frem for andet, ofte med historiske eksempler som velegnede til at bære de centrale pointer. Michael Matthews har givet en række eksempler herpå. (Matthews, 1994; Matthews, 1998).

Når dannelsen integreres i kompetencebeskrivelsen vil indholdet også kunne trækkes ind i beskrivelsen ad denne vej. Fx plæderer Wolfgang Klafki for at dannelse indebærer kendskab til nogle tidstypiske nøgleproblemer (Klafki, 2001), så hvis man accepterer denne tilgang til dannelse, vil man kunne argumentere for at man af civilisatoriske grunde skal have kendskab til bestemte problemstillinger. Som eksempler på sådanne tidstypiske nøgleproblemer nævner Klafki fredsspørgsmålet, miljøspørgsmålet, den samfundsskabte ulighed, teknologien, subjektivitetens dannelse. (Klafki, 2001, s. 73ff).

En anden måde at inddrage genstandsfeltet på i en kompetencebeskrivelse af et naturfag vil kunne være gennem en formulering af hvad det vil sige at kunne agere hensigtsmæssigt - og herunder dannet inden for udvalgte emneområder som er karakteristiske for faget. Dette vil være en mere fagintern tilgang hvor man forsøger at indfange de områder hvor naturfagene har gjort de vigtigste erkendelser, både set med egne øjne og i forhold til samfundsmæssig og kulturel gennemslag. Disse områder bør naturligvis udvælges og beskrives grundigere, men som nogle meget overordnede naturfaglige (indholds)kategorier kunne man forestille sig:

• rum, tid og bevægelse (kinematik, relativitetsteori, geologisk skala)
  
• fra det mindste til det største (elementarpartikler til galaksehobe, organisationsniveauer, stoffets opbygning, mangfoldighed/diversitet)
  
• processer (faseændringer, kemiske reaktioner, energitransformationer, grænseudvekslinger, bevarelsessætninger, kontrol/styring, reversibilitet/irreversibilitet, geologiske kredsløb, procesteknologi, struktur/funktion)
  
• vekselvirkninger (nær/fjernvirkninger, felter, kræfter, kausalitet)
  
• naturen (naturen som produktionsgrundlag, miljøproblemer, bæredygtighed, økosystemer, atmosfæren, oceanerne, evolution)
  
• forestillinger om verden (natursyn, determinisme/indeterminisme, verdensbilleder)
  
• model og virkelighed
  
• forholden sig til verden (bæredygtighed, etik, demokratisk dimension).
  

Inden for et sådant overordnet naturfagligt emnespektrum vil de enkelte naturfag kunne finde deres plads og formulere deres specielle kombination af kompetencer og indhold. De forskellige tilgange til at kombinere kompetence med indhold på udelukker ikke hinanden der findes mange måder, og pragmatiske beslutninger er mulige.

4 Naturfaglige kompetencer i uddannelsessystemet en syntese

Vi vil i dette kapitel forsøge at samle trådene og give både et overblik over naturfagenes kompetenceudvikling og nogle konkrete eksempler på kompetencebeskrivelser.

4.1 Naturfaglige kompetencer på langs

Udviklingen eller progressionen i naturfaglige kompetencer i uddannelsessystemet kan beskrives med nedenstående figur (figur 4). Progressionen skal forstås således at hvert af de fem progressionstrin bygger på og inkluderer de foregående, idet et givet undervisningsniveau ikke vil gentage de foregående niveauers kompetencer, men videreudvikle og forfine dem. Figuren skal desuden afspejle at hvert progressionstrin om end det for alvor først kommer på banen på ét uddannelsesniveau - også indgår i mindre omfang på lavere niveau. Ved at indpasse progressionsovervejelserne fra kapitel 2 i trinene i figur 3 er der foretaget en tilpasning til det danske uddannelsessystems niveauer.

Figur 4. Progression i kompetencer.

En af styrkerne i en kompetenceformulering er dens evne til at beskrive kravene til fag på langs og på tværs af uddannelsessystemet. Vi har i nedenstående skema (tabel 2) givet et bud på nogle overordnede kategorier til at beskrive naturfagenes kompetenceudvikling på langs af uddannelsessystemet. Vi har her samlet mange af de i kapitel 2 omtalte progressionsovervejelser.

Tabel 2: Kompetenceudvikling på langs i uddannelsessystemet

Niveau	Kompetenceformål	Delkompetencer	Progressionstrin
Folkeskolens yngste klasser	Oplevelse, erfaringer og undersøgende tilgange At eleven får oplevelser og erfaringer med naturen samt fornemmer glæden ved at undersøge og forstå denne	Kompetence til at gribe verden: - at kunne stille spørgsmål med nysgerrigheden om hverdags-oplevelser som drivkraft - at søge svar via observation og simpel undersøgelse af fænomener i den nære omverden - at kunne beskrive og ordne iagttagelser samt fortælle om de tanker de afføder	Fokus på de affektive faktorer og på at kende til især den nære omverden. Den fænomeno-grafiskere præsentations-form i centrum støttet af kinæstetisk og billedmæssig opfattelse. Den opnåede viden er ensidigt struktureret.
Folkeskolens mellemste klasser	Personlig nytteværdi hverdagen At eleven kan håndtere sin hverdag, orientere sig og kvalificere sine beslutninger ved hjælp af relevante naturviden-skabelige og teknologiske principper.	Kompetence til at håndtere hverdagens naturfaglige og teknologiske aspekter funktionelt: - at anerkende og forstå naturvidenskabens og teknologiens indflydelse i hverdagen - at kunne benytte sig af black boxes (teknikker, formler, metoder osv., hvis baggrund ikke nødvendigvis skal være kendt for og forstået af den lærende), når det er nødvendigt og på en hensigtsmæssig måde - at kunne genkende naturvidenskabelige og teknologiske principper bag hverdags-fænomener - at kunne benytte sig af simple modeller (i bredeste forstand) og undersøgende tilgange, når det er nødvendigt og på en hensigtsmæssig måde - at tage personlige beslutninger om emner som involverer naturvidenskab (så som motion, kost, kemikaliehåndtering, alkohol osv.), på et informeret grundlag.	Fokus på funktionaliteten af elevernes viden. Begyndende begrebsmæssig repræsentation vha. fagsprog og eksperimentelle tilgange til problemer. Flersidigt struktureret viden.
Folkeskolens ældste klasser	Demokratisk deltagelse At eleven bliver i stand til at forstå, vurdere og engagere sig i offentlige debatter og væsentlige samfundsmæssige forhold på et informeret, naturviden-skabeligt grundlag	Kompetence til demokratisk deltagelse på et informeret, naturviden-skabeligt grundlag: - at være i stand til at læse, forstå og kritisk vurdere skriftlig populær-videnskabelig information - at kunne søge information og foretage egne undersøgelser, når det er muligt og relevant - at være i stand til at identificerede underliggende naturviden-skabelige spørgsmål ved fx lokale og nationale beslutninger - at være i stand til at vurdere kvaliteten af naturvidenskabelig information på baggrund af kilde, bevisførelse og konklusionskraft - at kunne benytte sig af eksperter (læreren, bogen, Internettet, offentlige videnspersoner osv.), når det er nødvendigt og på en hensigtsmæssig måde - at tage personlig stilling til samfundsmæssige emner som involverer naturvidenskab (fx brug af energiressourcer, CO2-udledning, genmanipulering osv.), på et informeret grundlag.	Fokus på det samfunds mæssige perspektiv - og dermed en overskridelse af et snævert individuelt perspektiv. Vægt på deskriptive repræsentations-former. Den flersidigt strukturerede viden har flere relateringer og større konsistens.
Ungdoms-uddannelserne	Kulturbevidsthed og faglig refleksion  At eleven får kendskab til og forståelse for naturvidenskabelig viden og videns skabelse. At eleven forstår naturvidenskabens kulturelle forankring og betydning, samt får indblik i naturviden-skabens konsekvenser for den enkelte og for samfundet.	Kompetence til at kunne perspektivere naturfagene fagligt og kulturelt: - at være i stand til at sammenholde forståelsen af teknologi (forstået som naturvidenskab i praksis) med forståelsen af dens naturvidenskabelige principper - at kunne diskutere naturvidenskabens måder at generere og standardisere viden på - at kunne benytte sig af standardiserede metaforer (fx begreber), når det er nødvendigt og på en hensigtsmæssig måde - at kunne benytte sig af standardiseret viden inden for faget, når det er nødvendigt og på en hensigtsmæssig måde - at kunne benytte sig af flerfaglige modeller, når det er nødvendigt og på en hensigtsmæssig måde - at kunne diskutere naturvidenskabens samfundsmæssige og kulturelle betydning (ved hjælp af eksempler).	Fokus på natur-videnskabernes metaperspektiver og på at etablere sammenhænge mellem undervisningens mange elementer og overskridende aspekter. Anvendelse af matematisk symbolsk repræsentations-form. Relationel viden (sammenhængende og meningsfuld forståelse ved at integrere delene) og en vis abstrakt viden.
Videregående uddannelser	Professionsrettet nytteværdi, kompleksitet og autonomi At den studerende lærer at anvende naturfaglig viden i komplekse sammenhænge og/eller opnår personlig autonomi i og med faget.	Kompetence til at anvende faget selvstændigt, komplekst og i praksis-sammenhæng: Afhængigt af uddannelsernes sigte og struktur vil man kunne operere med forskellige grader af bl.a. nedenstående kompetencer: - evne til at bruge naturfaglig viden i en tværfaglig sammenhæng - beherskelse af grundlæggende faglige teknikker og metoder - evne til at redegøre for og diskuterefaglige eksemplarer i dybden - evne til at skabe sammenhæng og struktur i faget - evne til autonom brug af naturfaglig viden - evne til problemløsning og kompleksitets reduktion med naturfag - evne til kreativ og innovativ anvendelse af naturvidenskab - evne til at generere ny standardiseret viden - evne til at indgå i naturviden-skabelige fællesskaber i overensstemmelse med faglige normer og værdier - evne til ajourføring af naturfaglig viden - evne til formidling af naturfaglig viden.	Fokus på faglig fordybelse, faglig kreativitet og praksisnære/ professionsrettede anvendelser. Abstrakt viden (strukturer generaliseres til nye områder).

4.2 Eksemplificeringer og cases

For at få kød og blod på de af og til ret overordnede overvejelser har vi udarbejdet og fået udarbejdet forskellige eksempler på progression i naturfag og på kompetencebaseret undervisning.

Vi har forsøgt at give et bud på progression i to af de centrale naturfaglige kompetencer, nemlig modelleringskompetence og eksperimentel kompetence, samt et bud på progression i kompetencerne knyttet til et emneområde, nemlig klimatologi. Vi har desuden kontaktet undervisere forskellige steder i uddannelsessystemet som vi har haft kendskab til underviste kompetencerettet. Vi har bedt dem ud fra nogle overordnede retningslinier om at give en kortfattet beskrivelse af deres undervisning og hvorledes den fremmer de ønskede kompetencer.

Eksemplificeringer med progression i en kompetence og et emne

Vi har her samlet en række eksempler på progression inden for en bestemt kompetence eller et bestemt emne. Eksemplerne er af mere normativ art for at illustrere begrebssættets anvendelse.

Progression i modellering

En model kan ses som en repræsentation af noget andet: en idé, et objekt, et fænomen, en proces, et system etc. Modellen kan træde i stedet for dette andet og gøres til genstand for studier som kan give information om det der modelleres.

Barnets første tegning af far er en model som viser sig at fremhæve karakteristiske træk. Legetøjsbilen og dukken er mere nøjagtige skalamodeller. En fortælling kan ses som en model af et forløb, og en tekst som en model af det der skrives om. Grafer og skematiske tegninger er mere abstrakte modeller, og formler er matematiske modeller af sammenhænge i et givet fænomen.

Modelbegrebet kan således opfattes meget bredt som en simplifikation, en reduktion, af omverdenen.

Progression i eksperimentel kompetence

En eksperimentel kompetence inden for de naturfaglige fag kan forstås på mange måder, alene på grund af de mange måder den eksperimentelle tilgang bliver anvendt på i så forskellige fag som fx fysik og geografi. Alt afhængig af fagenes egenart lægges der forskellig vægt på elementer som fx observation, reproducerbarhed eller sikkerhed. Fælles for det naturfaglige område er dog at en eksperimentel kompetence kan beskrives som bestående af komponenter som observation og beskrivelse, klassifikation, manuelle færdigheder, databehandling, sikkerhed, vurdering af usikkerhed og hensigtsmæssighed, generalisering mellem praksis og teori. Som nævnt er ikke alle komponenter nødvendigvis indeholdt i en eksperimentel kompetence for ethvert fag, men er vægtet forskelligt. På samme måde kan man tænke på udviklingen af kompetencen som en forskelligartet vægtning alt efter på hvilket niveau kompetencen bringes i spil. Her følger et forsøg på at beskrive den eksperimentelle kompetences progression op gennem uddannelsessystemet:

Cases med kursusforløb og undervisningseksempler

De følgende cases er hentet fra mange forskellige niveauer og områder af uddannelsessystemet. De er fremkommet ved at vi har bedt personer som vi har hørt om eller selv har haft kendskab til underviste kompetenceorienteret, om at beskrive deres undervisning. Bidragene intenderer således ikke at give et samlet, konsistent billede af kompetencerettet undervisning, men de udgør snarere et broget kludetæppe som man selv kan sy videre på. De viser desuden at undervisning baseret på kompetenceerhvervelse langt hen ad vejen følger konstruktivistiske grundprincipper med vægt på output. Der er således også tale om en række eksempler på god praksis.

Case: Udvikling af eksperimentel- og modelleringskompetence i natur/teknik i indskolingen.¹¹
Indledning:

Eleverne i denne case er elever på folkeskolens yngste klassetrin, dvs. 1.3. klasse. Casen foregår i faget natur/teknik som eleverne har fra 1.6. klasse. I indskolingen arbejder eleverne ofte meget oplevelsesorienteret. Gode oplevelser skal afføde interesse for et fagligt emne. Det kan være grundlaget eller udgangspunktet for undren, spørgsmål, samtale og arbejde med natur og teknik. Desuden vil det være naturligt at arbejde naturvidenskabeligt forstået i retning af metoder og tankegange.

Beskrivelse af (dele af ) undervisningsforløb:
Projektets tema er vand.

I 2.3. klasse fremstiller eleverne vandmålere således at de kan måle mængden af nedbør. Forskellige nedbørstyper undersøges og diskuteres (regn, sne, hagl), og målingerne formidles i simple skemaer og/eller grafer. Forløbet fortsætter med undersøgelse af hvor vandet fra himlen kommer fra, og hvor det forsvinder hen. Der inddrages bøger, og der tales med fagfolk. Der vil være mulighed for at inddrage vandværket, renseanlægget, tale om vandforbrug og spareråd m.m. Endelig vil der kunne laves biotopundersøgelser i vandhuller og lignende hvor vandet opsamles og liv forekommer. Der kan ligeledes laves forsøg med vands betydning for planter.

Kompetenceudvikling:

Der vil i forbindelse med at finde ud af hvor meget nedbør der falder, være behov for at diskutere tragtudformning, opsamlingssteder m.m. Der skal samles data ind fra den nære omverden. Når eleverne skal undersøge vandets kredsløb, vil det være naturligt at inddrage enkle modeller der viser et rensningsanlæg, et vandtårn eller fordampning/fortætning. Der vil i forsøgene kunne ændres parametre der har betydning for forsøgenes udfald. Det kan være et godt afsæt til forundring, samtale og forståelse.

Ved biotopundersøgelser kan der indfanges dyr og drøftes hvor de fundne dyr forefindes. Der kan tegnes enkle modeller af dyrenes fødenet. Planter (karse) kan vandes med forskellige mængder vand, og resultaterne vurderes. Laboratoriet afspejler virkeligheden.

Case: Udvikling af eksperimentel og modelleringskompetence i natur/teknik på mellemtrinet¹²
Indledning:

Eleverne i denne case er elever på folkeskolens mellemste klassetrin, dvs. 4.6. klasse. Casen foregår i faget natur/teknik, som eleverne har fra 1.6. klasse. I 5.6. klasse arbejdes der 10 x 2 timer med LEGO Robolab. Forløbet drejer sig om modellering af virkeligheden, programmering (forenkling af sprog og virkelighed) samt løsning af konkrete opgaver.

Elever eksperimenterer med LEGO. Der diskuteres formkrav til konstruktioner og eksperimenteres med hvornår en konstruktion er god. Der bygges modeller af virkelige “maskiner”, og disse forsimples og tilpasses til aktuelle behov.

Til løsning af konkrete problemstillinger (fx fjern 10 gifttromler fra 1 km²) laves en model og en robot skal konstrueres. Den skal programmeres således at dens fysik og dens elektronik kan kommunikere.

Elever kommer i deres arbejde med fremstilling af robotter der skal kunne løse konkrete problemstillinger, til at opstille et hav af hypoteser. Både når der konstrueres, og når der programmeres, er vejen til målet uklart hvorfor der ofte vil være tanker i retning af: “når jeg gør sådan vil der ske sådan …” I konstruktionsfasen vil det være en fordel at benytte fagtermer således at der ikke opstår misforståelser. At løse en konkret opgave som ovennævnte kan via samtale bredes ud til en forståelse af at grundtanken i mange robotter er den samme. Eleverne vil herigennem have mulighed for at anskue robotvidenskab som temmelig enkel. Eller i hvert fald som en række af simple handlinger der udføres efter hinanden. Eleverne vil via tanken samt via trial and error nå til erkendelser om teknik og programmering. De simplificerer virkeligheden og opnår i bedste fald forståelse for modellers eksemplariske relation til virkeligheden.

I denne case er der tale om elever i 6. klasse som gennemgår et tværfagligt forløb over 4 uger, måske i alt 50 timer.

Projektets titel endte med at være salt. Eleverne skulle i grupper arbejde med (delvist) selvvalgte emner i natur/teknik med mulighed for at inddrage matematik- og dansktimer.

Oplægget var at eleverne skulle udvælge et stof som de kendte fra hverdagen, og som de ønskede at undersøge og vide mere om. Læreren gav eksempler og ideer. Bl.a. en artikel om det dengang nyåbnede Saltcenter (i Mariager). Børnene kom med ideer og ønsker. Der blev aftalt grupper og fordeling af emner.

Følgende emner blev valgt: stål (to grupper), slik, cola, ozonlaget (to grupper) og salt.

Gruppevist samlede eleverne informationer om deres emne. Der blevet lavet undersøgelser og eksperimenter, og grupperne fremlagde deres resultater for klassen.

Da klassen besluttede at deltage i Unge Forskere (UF), blev saltgruppens arbejde valgt som klassens projekt, og hele klassen arbejdede mere grundigt med stoffet og aktiviteterne om salt. Saltgruppens materiale blev udbygget af hele klassen, og der blev tilføjet flere undersøgelser og eksperimenter. Produktet skulle være omsætteligt til en webside (vi havde hjælp hertil af en far til en af eleverne). Det blev derfor lavet på computer, suppleret med egne (håndlavede) tegninger mv. Der er lavet en webside: http://www1999367.thinkquest.dk/new_page_3.htm

Med dette projekt var der muligheder for at tilgodese flere forskellige interesseområder hos eleverne. De tre elever der fremlagde produktet til UF, havde fx forskellige tilgange til emnet. Lasse er humanisten der interesserede sig for historien og det overordnede. Thomas er naturvidenskabeligt interesseret. Han var mest optaget af forsøgene og forklaringerne herpå. Michael er praktisk interesseret og har sociale kompetencer, så han var optaget af selve opgaverne, forsøgene og formidlingen.

At eleverne selv skal vælge emner, giver dem en god fornemmelse af ejerskab over deres projekter. At de selv skal samle informationer om emnerne og formulere hvilke problemstillinger de kunne tænke sig at undersøge, understøtter væsentlige tankegangs- og eksperimentelle kompetencer. Læreren skal med denne undervisningsform være meget opmærksom på at det kan være svært at trække sig tilbage og lade eleverne forfølgederes ideer. For selv om man er overbevist om at det er blindgyder, så er det ikke altid tilfældet. Det handler om som lærer at gå ind i elevernes tankegang og hjælpe dem med at gøre det fagligt ved at stille spørgsmål.

Eleverne i denne case befinder sig på folkeskolens 7.9. klassetrin og inden for faget fysik/kemi.

Projektets tema er lyden. Ofte kan en konkret begivenhed eller problemstilling være anledningen til at emnet tages op (voksne, børn og støjniveau; hvad er lydmuren; koncerter og høreskader; tordenvejr). Elevernes egne forestillinger og viden om lyd afdækkes. Forskellige modeller for lydens udbredelse sammenlignes og vurderes. Eleverne opstiller deres egne modeller/ illustrationer af lydens udbredelse og refleksion.

Gennem laboratorieøvelser (måling af lydens fart (i forskellige materialer); støjmålinger; måling af elevernes høregrænse) får eleverne kendskab til måleudstyr.

Eleverne bruger deres indsigt på løsning af mere selvstændige opgaver som fx at undersøge lydstyrken fra discman, at beskrive hvordan man udnytter lydens refleksion ved ekkolod og scanning, at lydisolere en kasse (= model af bolig).

Når eleverne fremlægger for hinanden, giver det (oftest) anledning til spørgsmål, forundringer og korrektioner - og for læreren indsigt i elevernes tænkning/forståelse.

I fællesskab sammenfattes og generaliseres.

Ved at arbejde med laboratorieøvelser får eleverne kendskab til laboratorieudstyret og dets anvendelse. Dette kendskab skal de bruge når de selv skal foretage undersøgelser. Når eleverne arbejder med deres undersøgelser, får læreren lejlighed til at udfordre elevernes tænkning og vurdere deres resultater. De modeller eleverne præsenteres for i lærebøger, er tit vanskelige at forstå hvis ikke eleverne er fortrolige med teorien. Hvorimod deres egne (måske ufuldstændige) modeller giver anledning til at diskutere og nuancere deres forståelse.

I htx arbejder eleverne med større selvstændige projekter i fagene teknik og teknologi. Eleverne skal selv formulere deres projekter ud fra et givet projektoplæg. Projektoplæggene er normalt meget åbne og kan resultere i mange forskellige projekter både med hensyn til form og indhold. Projekterne indeholder altid en praktisk dimension, det kan være udvikling og fremstilling af en automatisk plantevander, et genoptræningsprogram til folk med knæskader eller udstyr til registrering af en bils benzinøkonomi. Nedenfor er der en beskrivelse af et projekt der blev gennemført af nogle elever i teknologi. Efter beskrivelsen vil der være en diskussion af hvorledes et sådant projekt kan bidrage til elevernes eksperimentelle kompetencer.

Ved at arbejde med et projekt som det om sportsdrik får eleverne mulighed for at udvikle en række eksperimentelle kompetencer. De får kendskab til den udviklingsproces som ligger til grund for mange nye produkter. De bliver opmærksomme på at man i en udviklingsproces skal variere én parameter ad gangen så man ved hvilken faktor der har givet en bestemt effekt. I forbindelse med afprøvningen af sportsdrikken skal eleverne forholde sig til hvordan man skal afprøve effekten af denne hvad er muligt, og hvad ville være optimalt? Med hvilken sikkerhed kan man konkludere på de foreliggende resultater? Hvad er eksperimentets begrænsninger? Sådanne overvejelser vil give eleverne nogle kompetencer i forhold til at vurdere udviklingen og testningen af andre produkter er det fup eller fakta?

Udviklingen af eksperimentelle kompetencer er et centralt element i bacheloruddannelsen i kemi ved KU. De første par år er indholdet og fremgangsmåderne stærkt lærerstyrede inden for den nuværende studiestruktur, og de studerende “tvinges” derved til at stifte bekendtskab med en række af de forskellige eksperimentelle tilgange og teknikker der er grundlaget for moderne, eksperimentel kemisk forskning, udvikling og anvendelse. De eksperimentelle kurser (øvelseskurser) er typisk tilknyttet et teoretisk kursus inden for samme emne. Nedenstående er en beskrivelse af et øvelseskursus i fysisk kemi, placeret i 2. studieår, som følges af alle kemi, miljøkemi- og biokemistuderende.

Kurset (øvelseskursus i fysisk kemi) strækker sig over et semester med en eftermiddag pr. uge og foregår som omgangsøvelser. De studerende arbejder sammen to og to.

Øvelserne belyser emnemæssigt udvalgte dele af det tilknyttede teoretiske kursus. Der udleveres en detaljeret øvelsesvejledning der opridser det teoretiske grundlag, giver detaljerede anvisninger om eksperimentets praktiske udførelse og efterfølgende databehandling. Endvidere er der givet en række spørgsmål der skal besvares i øvelsesrapporten.

Under den praktiske udførelse af øvelserne er der flere undervisere tilstede (en underviser pr. otte studerende) som dels giver praktiske anvisninger dels diskuterer forståelsesmæssige problemer med de studerende.

De studerende udarbejder en rapport efter hver øvelse. Kursusevalueringen består i godkendelse af rapporterne.

Undervisningsforløbet sigter på at give de studerende følgende kompetencer: Betjene apparatur efter detaljeret vejledning Redegøre for principperne i apparaturets virkemåde Forstå betydningen af at kalibrere instrumenter og kontrollere fx opløsningsmidlers renhed før målinger udføres

Fremstille opløsninger efter vejledning. Betjene målekolber, pipetter, sprøjter mv.

Tage sikkerhedsmæssige forholdsregler ved arbejde fx med systemer under tryk eller med giftige forbindelser Foretage simple, foreskrevne datatransformationer og udfærdige hensigtsmæssige grafiske præsentationer ved brug af standardsoftware Vurdere måleusikkerheder og foretage simpel usikkerhedsberegning Finde litteraturdata i standard tabelværker (trykte og elektroniske) Skrive fyldestgørende øvelsesrapporter efter fast model.

Intet skulle være som før. Alle var skeptiske og mere end lidt konservative, ikke mindst de studerende selv! Ikke desto mindre er vi i gang med at “tage tyren ved hornene”. Vi implementerer denne, for DTU, totalt utraditionelle undervisning. Undervisningen er baseret på få korte forelæsninger og så stor aktiv deltagelse af de studerende i gruppearbejde og i deres egen indlæring som muligt. Og det fungerer!

Når undervisningen er utraditionel, behøver den ikke at være slap, tværtimod! En klar og gennemsigtig struktur er meget vigtig. Der foreligger således en meget detaljeret plan for hver undervisningstime på CampusNet inden undervisningen begynder. Hver firetimers session starter med et oversigtsforedrag. Dette er tænkt mest som iscenesætter og inspirationsforedrag. Derefter går vi i gang med gruppearbejdet med opgaveløsning, pcbaseret undervisning, Internet søgning osv. Lærerne (der skal være min. en lærer pr. fire grupper/16 studerende) aktiverer grupperne, svarer på spørgsmål, opfordrer til utraditionelle problemløsninger, lader sig inspirere til utraditionelle besvarelser … Vi holder planlagte kaffepauser. Hver session rundes af med en opsummering samt udgivelsen af ark med lektier, opgaver til næste gang og lignende. Alt materiale forefindes også i kopi på CampusNet, men vi deler (foreløbig) stadig papirkopier ud af det meste.

CampusNet bruges meget flittigt. Det er et godt værktøj, igen til at strukturere et ellers fleksibelt og variabelt undervisningsforløb. Al information om pensum, planer for hver time, eksempler på eksamen, samt alle vores PowerPoint forelæsninger uploades til CampusNet. Vi bruger CampusNets “meddelelser” til at opretholde kommunikation med de studerende mellem timerne.

Vi deler semestret i tre sektioner. Efter cirka tre uger har vi én projektuge. Denne uge gøres til en “minikonference”. De studerende skal således forberede en præsentation (eller en poster) som om de var til en faglig konference. Konferencens tema er selvfølgelig baseret på det der er blevet undervist i de foregående tre uger. I vores kursus om grundlæggende materialer har vi fundet nogle højteknologiske produkter, fx en Nokia mobiltelefon, et Canon digitalkamera, som de studerende nu skal beskrive i lyset af det lærebogsstof om materialer som er blevet undervist i de foregående uger. Minikonferencen er således med til at bekræfte og opsummere den netop nyerhvervede viden samt at sætte tingene i perspektiv, teoretisk og i forhold til en konkret anvendelse. Derudover etableres der et vist kompetenceniveau med hensyn til at kunne præsentere og formidle sig selv. De andre studerende tilhørerne er placeret i rollen som aktive/kritiske tilhørere der skal producere spørgsmål og kunne deltage i en diskussion med udgangspunkt i den givne præsentation.

Disse minikonferencer giver et klart fokus til gruppearbejdet og fungerer som milepæle gennem semestret. Alle ved hvor langt de er kommet igennem semestret og den givne mængde faglige stof. Ikke mindst fordi hver konferencepræsentation eller poster evalueres og tæller således med 10% af slutkarakteren! Men det er ikke kun derfor at de studerende arbejder så energisk med disse minikonferencer. Det er faktisk sjovt at få lov til at producere et stykke arbejde der skal præsenteres for ens medstuderende! Vi holder tre af disse minikonferencer i løbet af semestret, dvs. 30% af eksamenskarakteren erhverves herfra. De resterende 70% af slutkarakteren opnås i en totimers “multiplechoice” eksamen uden hjælpemidler.

På den beskrevne måde deltager vores studerende aktivt i deres eget undervisningsforløb. Vi oplever at de er engagerede, og at de lærer en masse af det faglige stof om grundlæggende materialelære. Derudover lærer de “transferable skills” som effektivt gruppearbejde, præsentationsteknik, PowerPoint, at udforme konferenceposters og med i købet sat i et ingeniørfagligt perspektiv.

Sygeplejersken iværksætter handlinger der understøtter kroppens kompensationsmuligheder med henblik på at opnå homeostase ved sygdom og invaliditet eller støtter udvikling/vedligeholdelse af normalfunktioner i alle livsfaser fra fødsel til død. Dette skal være det centrale fixpunkt for undervisningen i anatomi og fysiologi der er målrettet sygeplejestuderende.

Ud fra en biologisk synsvinkel på sygeplejen må sygeplejersken: forstå, kunne analysere og udlede handlingsmetoder i forhold til at understøtte det biologiske systems udvikling og reaktionsevne mhp. at opretholde homeostase i det indre miljø samt støtte tilpasning eller udvikling af evner til at fungere i et skiftende fysisk miljø. Sygeplejersken skal i sin analyse af et problemfelt og udvikling af handlingsmetoder medtænke interaktionen mellem det biologiske felt, det ydre fysiske miljø og psykologiske/sociale faktorer.

Her er en case til illustration af ovenstående i forhold til hvordan sygeplejersker anvender deres biologiske viden og analytiske færdigheder mhp. at kunne lave en handlingsplan for en patient.

En 75årig kvinde indlægges på medicinsk afdeling akut med meget besværet vejrtrækning. Der er tydelige raslende lyde ved hver vejrtrækning, og hun har flere hosteanfald hvor hun opbringer en del gulligt slim. Hun har skorper af slim siddende i mundvigene og på tungen. Hun er rødblussende og svedig i ansigtet og er urolig i sengen. Hun prøver at komme op at sidde i sengen, men magter det ikke selv. Hun er mager og har meget tynde arme og benene er lidt hævede. Hun fortæller at hun havde influenza for 14 dage siden og ikke har følt sig rask siden. Hun har gennem det sidste døgn fået tiltagende besvær med at trække vejret. Hun giver udtryk for at hun har det dårligt og har trykken i brystet. Hun siger hun er bange fordi det er svært at få vejret. Hun bor alene i en lejlighed på 2. sal uden elevator og har ikke haft kræfter til at forlade lejligheden siden hun havde influenza. Hendes nabo, en jævnaldrende kvinde, har hjulpet hende med indkøb, madlavning og vask igennem flere måneder fordi hun har følt sig tiltagende træt.

Underviseren planlægger undervisningen i flere niveauer der tilsigter at de studerende til slut i undervisningsforløbet kan analysere casen med henblik på at udvælge og forklare relevante data der kan belyses ud fra den naturvidenskabelige viden der er repræsenteret i fagene. På første niveau præsenterer underviseren grundlæggende begreber og teorier, på andet niveau udfordres de studerendes evne til at anvende fagsprog, på tredje niveau skal de studerende opøve deres analytiske kompetence, og endelig på fjerde niveau skal de studerende skriftligt aflevere en analyse af en case.

Underviseren er til rådighed i klasserummet og via konference systemet “first class”. De studerende danner studiegrupper hvor de i fællesskab arbejder med stoffet. De studerende fremlægger deres besvarelser af analyseopgaver for hinanden i klasserummet og på konferencesystemet. De studerende kommenterer hinandens forslag til opgaveløsning på konferencesystemet.

Undervisningen foregår som konfrontationstimer i klasserummet med lærerstyret undervisning, gruppearbejde ud fra studiespørgsmål, analyseopgaver og caseopgaver med underviseren som vejleder samt fremstilling og diskussion af analyseopgaver for medstuderende og underviser.

Som læremidler anvendes obligatoriske lærebøger og materiale som underviser har udarbejdet indeholdende studiespørgsmål, analyseopgaver og caseopgaver. Der bliver ligeledes henvist til relevante Internetadresser ligesom der anvendes ITbaserede undervisningsprogrammer til selvstudie og præsentationsprogrammer til anvendelse i klasserummet.

Hvert tema der arbejdes med i undervisningen, afsluttes med en skriftlig gruppeopgave som underviseren giver en skriftlig tilbagemelding på. Undervisningsforløbet afsluttes med en skriftlig eksamen (tre timer) hvor de studerende arbejder ud fra en case. Der er en midtvejsevaluering hvor underviser og studerende evaluerer det hidtidige forløb i fællesskab med henblik på at lave justeringer i undervisningen. Denne evaluering har særlig fokus på læringsmiljøet og læringsprocessen.

Den konkrete undervisningssituation tilsigter at de studerende opnår en metodisk tilgang til at forstå og beskrive den normale anatomi og erhverve et fagsprog. Sygeplejersken skal også opnå en analytisk kompetence i forhold til at kunne forstå og forklare egne og andres observationer af patienten med henblik på at kunne begrunde sin handlingsplan og kunne afpasse sine handlinger til den øjeblikkelige situation. Sygeplejersken skal kunne dokumentere sine handlinger.

Sygeplejersken skal have kompetence til at lave udviklingsarbejde eller forskning også inden for det biologiske område og skal være i stand til at læse forskningsresultater og tværfaglig litteratur inden for det naturvidenskabelige område. I uddannelsen arbejdes inden for fysiologi med teori så fagbegreber og teorier der præsenteres i relevant litteratur som fx farmakologi, sygdomslære, patofysiologi, ergonomi og ernæringslære, kan forstås og anvendes.

De studerende skal lære fagene anatomi og fysiologi med henblik på at kunne anvende fagenes teorier i relation til sygeplejefagets problemstillinger. Det er ikke fagenes egen logik der er i fokus, men den nytte de studerende kan have af fagenes teorier i relation til sygeplejefaget, der er vigtigst.

5 Konsekvenser af en kompetencebeskrivelse af naturfagene

Vi har i det foregående forsøgt at beskrive hvorledes kompetencer kan forstås, hvorledes de kan indlejres i en læringsteoretisk kontekst, og hvad der kan forstås ved naturfaglige kompetencer. Som en slags syntese viser skemaet i afsnit 4.1 hvilke kompetencer der kan være dominerende på forskellige niveauer af uddannelsessystemet. Det begrebsapparat der her er opbygget, passer ind i PISAprojektets logik samtidig med at vi har bevaret det danske uddannelsessystems kategorier.

Fremstillingen har fokuseret på de handlinger som bærer fagenes udøven, frem for på fagenes genstandsfelt, samtidig med at vi anerkender genstandsfeltets betydning for naturfagenes konstituering. Det har været en bevidst prioritering af det centrale (nye) ved kompetencebegrebet, nemlig dets sigte mod handling i konkrete, autentiske situationer. Herved peges samtidig på en af de vigtigste undervisningsmæssige konsekvenser af en kompetenceformulering, nemlig at den vil nødvendiggøre at lærere og elever overvejer hvad man skal arbejde med og især hvordan. Selv med visse indholdsbindinger vil indholdet ikke være givet på forhånd, men skal udvælges så det bedst understøtter de situationer som eleverne skal kunne mestre efter endt undervisning. Og pædagogikken skal sikre at eleverne faktisk opnår det ønskede output, fx evnen til at opbygge en model (evt. af en del af et givet genstandsfelt), evnen til at udføre et eksperiment etc. Dette vil kræve ret grundlæggende ændringer af den fremherskende naturfaglige didaktik. Fra vægt på at kunne stoffet (netop forstået som et velafgrænset stykke viden) hen imod evnen til at kunne løse nogle (autentiske, meningsfulde) problemer, evnen til at kunne indgå i nogle naturfaglige praksissammenhænge. Det skal samtidigt understreges at dette ikke er revolutionerende nyt. Det er langt hen ad vejen god praksis som mange kender og udøver, selv om de ikke kalder det kompetencer. Set i det lys indfanger kompetencebegrebet store dele af naturfagenes eksisterende praksis. Men det vil være en omvæltning at gennemføre undervisningen konsekvent med henblik på opnåelse af kompetencer på alle niveauer af uddannelsessystemet. Det kræver en sammentænkning af hele uddannelsessystemet, en ændring af evalueringssystemet og en udvikling af naturfagsdidaktikken. Ikke i den nævnte rækkefølge, men samtidigt!

6 Referencer

Adey, P. S. & Shayer, M. (1994). Really Raising Standards: Cognitive Intervention and Academic Achievement. London: Routledge.

Andersen, A. M. & Sørensen, H. (2001). Forventninger og færdigheder danske unge i en international sammenligning. København: Danmarks Pædagogiske Universitet.

Andersen, N. O.; Busch, H.; Horst, S. & Troelsen, R. (2003).

Fremtidens naturfaglige uddannelser. Naturfag for alle vision og oplæg til strategi. København: Undervisningsministeriet.

Ausubel, D. P. (1968). Educational Psychology: A Cognitive View. New York: Holt, Rinehart and Winston.

Bangsgaard, T.; Dolin, J.; Rasmussen, A.B. & Trinhammer, O. (2001). Autentisk fysik (Forsøgsrapport). Valby.

Biggs, J. (1982). Evaluating the quality of learning: Academic Press.

Biggs, J. (1999). Teaching for Quality Learning at University. Buckingham: SRHE/OU.

Cartwright, N. (1999). The Dappled World. A Study of the Boundaries of Science. Cambridge: Cambridge University Press.

Crawford, B.; Krajicek, J. & Marx, R. (1999). Elements of a Community of Learners in a Middle School Science Classroom.

Science Education, 83, 701-723.

Dolin, J. (2001). Samspillet mellem fagene. Uddannelse (5), 32-38.

Dolin, J. (2003a). Fysikfaget i forandring. Læring og undervisning i fysik i gymnasiet med fokus på dialogiske processer, autenticitet og kompetenceudvikling (Vol. 415). Roskilde: IMFUFA/RUC.

Dolin, J. (2003b). Undervisningspraksis i de naturvidenskabelige fag i ungdomsuddannelserne. I H. Busch, S. Horst og R. Troelsen (red.). Inspiration til fremtidens naturfaglige uddannelser. En antologi. København: Undervisningsministeriet.

Driver, R.; Leach, J.; Millar, R. & Scott, P. (1996). Young people’s images of science. Buckingham: Open University Press.

Dysthe, O. (1995). Det flerstemmige klasserommet. Oslo: Ad Notam Gyldendal.

Erickson, G. L. & Meyer, K. (1998). Performance Assessment tasks in Science: What Are They Mesuring? I B. J. Fraser & K. G. Tobin (Eds.), International Handbook in Science Education (Vol. 2, pp. 845-865). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers.

Evalueringsinstitut, D. (2001). Fysik i skolen skolen i fysik. Evaluering af fysik i det almene gymnasium (Evalueringsrapport). København: Danmarks Evalueringsinstitut.

Fourez, G. (1997). Scientific and Technological Literacy as a Social Practice. Social Studies of Science, 27 (6), 903-936.

Giddens, A. (1997). Modernitetens konsekvenser. København: Hans Reitzels Forlag.

Hake, R. R. (1992). Socratic Pedagogy in the Introductory Physics Lab. The Physics Teacher, 30 (546).

Harmon, M. & Kelly, D. L. (1996). Development and Design of the TIMSS Performance Assessment. I M. O. Martin & D. L. Kelly (Eds.), Third International Mathematics and Science Study (TIMSS) Technical Report, Volume I: Design and Development. Chestnut Hill, MA: Boston College.

Hermann, S. (2003). Et diagnostisk landkort over kompetenceudvikling og læring. København: Learning Lab Denmark.

Jensen, I. & Prahl, T. (2000). Kompetence som intersubjektivt fænomen. I J. o. P. Andersen (Ed.), Kompetence i et organisatorisk perspektiv. Frederiksberg: Roskilde Universitetsforlag.

Klafki, W. (2001). Dannelsesteori og didaktik nye studier. Århus: Klim.

Klopfer, L. E. (1970). Student behaviour and science content categories and subcategories for a science program. Pittsburgh: Learning Research and Development Center, Univ. of Pittsburgh.

Krogh, L. B. & Thomsen, P. V. (2000). GFIIrapport nr. 1: Undervisningsstil og læringsudbytte en undersøgelse af fysikundervisningen i 1.g (CNDs skriftserie no.1). Aarhus: Center for Naturfagenes Didaktik, Aarhus Universitet.

Laugksch, R. C. (2000). Scientific Literacy: A Conceptual Overview. Science Education (84), 71-94.

Lave, J. & Wenger, E. (1991). Situated Learning. Legitimate Peripheral Participation. Cambridge: Cambridge University Press.

Lee, S. & Roth, W.M. (2002). Learning Science in the Community. In W.M. Roth & J. Désautels (Eds.), Science Education as/for Sociopolitical Action (pp. 37-66). New York: Peter Lang.

Lemke, J. L. (1990). Talking science. Norwood, NJ: Ablex Publishing Corporation.

Mansfield, B. & Mathews, D. (1985). The Job Competence Model: FESC.

Matthews, M. R. (1994). Science Teaching. The role of History and Philosophy of Science. NY: Routledge.

Matthews, M. R. (1998). Time for Science Education. How Teaching the History and Philosophy of Pendulum Motion can Contribute to Science Literacy. New York: Plenum.

Merton, R. (1973). The sociology of Science. Chicago: University of Chicago Press.

Niss, M. (1999). Kompetencer og uddannelsesbeskrivelse. Uddannelse (9), s. 21-29.

Niss, M. & Jensen, T. H. (2002). Kompetencer og matematiklæring (Uddannelsesstyrelsens temahæfteserie nr. 18 2002). København: Undervisningsministeriet.

OECD (1999). Measuring Student Knowledge and Skills a New Framework for Assessment. Paris: OECD.

OECD (2001). Knowledge and Skills for Life. Paris: OECD.

Paludan, K. (2000). Videnskaben, verden og vi. Aarhus: Aarhus Universitetsforlag.

Piaget, J. & Inhelder, B. (1958). The growth of logical thinking. London: Routledge & Kegan Paul.

Reif, F. & Larkin, J. (1991). Cognition in Scientific and Everyday Domains: Comparison and Learning Implications. Journal of Research in Science Teaching, 28 (9), 733-760.

Roth, W.M. (1995). Authentic School Science (Vol. 1). Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic Publishers.

Roth, W.M. & Désautels, J. (Eds.). (2002). Science Education as/for Sociopolitical Action. New York: Peter Lang.

Shayer, M. & Adey, P. S. (1981). Towards a Science of Science Teaching. London: Heinemann.

Sutton, C. (1992). Words, science and learning. Burmingham: Open University Press.

Tamir, P. (1998). Assessment and Evaluation in Science Education: Opportunities to Learn and Outcomes. I B. J. Fraser & K. G. Tobin (Eds.), International Handbook of Science Education (Vol. 2, pp. 761-789). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers.

Tønnes Hansen, J. (1998). Dannelse, uddannelse, person og faglighed: om kvalificeret selvbestemmelse som dannelsesidé. Psyke & Logos, 19 (2), 387-414.

Uddannelsesstyrelsen (2002a). Eksamensforsøg 2001 i det almene gymnasium og hf en erfaringsopsamling (Udviklingsprogrammet for fremtidens ungdomsuddannelser, hæfte nr. 18). København: Uddannelsesstyrelsen.

Uddannelsesstyrelsen (2002b). Forsøg med fysikundervisningen 2000-2002 Opsamling af erfaringer (Udviklingsprogrammet for fremtidens ungdomsuddannelser, hæfte nr. 22). København: Uddannelsesstyrelsen.

Undervisningsministeriet (1996). Udvikling af personlige kvalifikationer i uddannelsessystemet. København: Undervisningsministeriet. Kan ses på http://www.uvm.dk/gammel/pkindh.htm

Undervisningsministeriet (1997). National kompetenceudvikling. København: Undervisningsministeriet.

Undervisningsministeriet (1999). Udviklingsprogrammet for fremtidens ungdomsuddannelser. København: Undervisningsministeriet.

Undervisningsministeriet (2000). Uddannelsesredegørelse 2000. København: Undervisningsministeriet.

Kompetencerådet (1999). Kompetencerådets rapport 1999. København: Mandag Morgen Strategisk Forum.

Vygotsky, L. S. (1971). Tænkning og sprog. København: Hans Reitzel.

Wenger, E. (1998). Communities of Practice Learning, Meaning, and Identity. Cambridge: Cambridge University Press.

Wertsch, J. V. (1991). Voices of the mind: A sociocultural approach to mediated action. Cambridge, Mass.: Harvard University Press.

8) Se mere om udvalget og deres arbejde på http://www.statistik.admin.ch/stat_ch/ber15/deseco/
9) På webstedet www.nkr.dk kan man læse en dansk oversættelse af disse samt en række artikler som udfolder de enkelte kompetencer. 
10) Efter oplæg af Mogens Lerbech Jensen.
11) Efter oplæg fra Mads Neergaard Jacobsen, Katrinebjergskolen, Århus N.
12) Efter oplæg fra Mads Neergaard Jacobsen, Katrinebjergskolen, Århus N.
13) Efter oplæg fra Kamma Rasmussen, Katrinebjergskolen, Århus N.
14) Efter oplæg fra Kamma Rasmussen, Katrinebjergskolen, Århus N.
15) Efter oplæg fra Hanne Møller Andersen, Teknisk Gymnasium, Århus.
16) Efter oplæg fra Merete Folmer Nielsen, Kemisk Institut, KU
17) Efter oplæg fra Andy Horsewell, Materiale- og Procesteknologi, IPL
18) Med inspiration fra Jørgen Hougaard, Sygeplejeskolen i Aarhus.