VR som förstärkt bildstöd i undervisningen

VR som förstärkt bildstöd i undervisningen

2022-09-14

VR som förstärkt bildstöd i undervisningen

“Both science and technology have enormous and pervasive impacts on society and culture.” (Clough, Olson, & Niederhauser, 2013, p. 1)

Inledning

Teknik spelar en stor roll i våra dagliga liv eftersom många saker vi använder dagligen är elektriska tekniska artefakter som påverkar vårt sätt att leva (Raat & de Vries, 1987; Clough et al., 2013). Det innebär att är en betydande del av all mänsklig aktivitet är grundad i tekniska produkter, system eller processer (International Technology and Engineering Educators Association [ITEEA], 2022). Följaktligen finns det en möjlighet att elevers upplevelser av det dagliga livet har en inverkan på deras uppfattning om teknik eftersom moderna elektriska apparater är vanliga i deras hemmiljö (Jarvis & Rennie, 1996).

När ITEA (2007) påpekar att människor måste utveckla teknisk litteracitet, eftersom vi lever i en teknikintensiv värld, måste vi ta reda på hur vi kan utvecklas medborgares tekniska litteracitet. Det uppenbara svaret blir skolan: Vi måste involvera de olika aspekterna av teknisk litteracitet i teknikundervisningen i grundskolan.

Med det i åtanke är det anmärkningsvärt att teknikämnet inte blivit en större del av utbildningen i grundskolan, eftersom teknikämnet enligt ITEA (2007) “reinforces and complements the material that students learn in other classes” (p. 6). En del av detta är att nationella prov kan medföra att skolor bedriver undervisning med dessa prov i åtanke, som i allmänhet inte innehåller frågor om teknik eller kräver användning av teknisk litteracitet (jfr ITEA, 2007). Följaktligen måste lärare i grundskolan undervisa eleverna på sätt som ger möjligheter att utveckla teknisk litteracitet hos alla elever. Vidare gör teknikämnets tvärvetenskapliga karaktär att ämnet har potential att kombinera och utveckla perspektiv från olika ämnen, såsom klimatfrågor såväl som hållbarhetsfrågor, vilket blir ett sätt att tillämpa kunskaper från andra ämnen till exempel matematik, bild och biologi (ITEA, 2007). På så sätt kan eleverna etablera meningsfulla kopplingar mellan olika ämnen och därigenom utveckla en förståelse för omvärlden (Fox-Turnbull, 2018).

Teknisk litteracitet definieras som förmågan att använda, hantera, utvärdera och förstå teknik (ITEA, 2007). När eleverna blir tekniskt literata måste eleverna uppnå en förståelse för vad teknik är, hur den utvecklas, hur den skapas och hur samhälle och teknik är relaterade till varandra (ITEA, 2007). Det är viktigt att påpeka att teknisk litteracitet innebär mer än att bara kunna hantera teknik t.ex. en dator.

Syfte med avhandlingen

Detta forskningsprojekt syftar till att undersöka hur elever i en grundskola kontext utvecklar teknisk litteracitet. Den syftar alltså till att undersöka hur olika typer av visualiseringar påverkar elevers lärande och hur de successivt utvecklar förståelse för teknik och därigenom bli tekniskt literata.

Tänkbar övergripande forskningsfråga

Om och i så fall hur utvecklar eleverna gradvis teknisk litteracitet genom stöd av bilder, modeller och virtuell verklighet när de interagerar i teknik?

Bakgrund

Följande forskningsprojekt startade 2015 då jag blev antagen, som kommunlicentiand, till forskarskolan CSiS vid Lunds Universitet. Då började jag min forskarutbildning (Ph lic.inom teknikdidaktik), som avslutades vid ett slutseminarium 2019. 2021 sökte jag mig åter till akademin för att doktorera vid Malmö universitet (NMS) och forskarskolan Lärande i mångkulturella samhällskontexten (Forskarskola: Lärande i mångkulturella samhällskontexten | Malmö universitet) . Tanken var att koppla samman resultaten i licentiatavhandlingen med doktorandstudierna och ytterligare fördjupa förståelsen för teknisk litteracitet i en svensk grundskolekontext.

Elevers förståelse för tekniska system och designprocessen

Avhandlingen fokuserar främst på begreppen tekniska system och designprocessen. 

Jag undersökte framför allt hur elever “använder kunskaper i teknik, kommunicerar sina tankar med hjälp av bilder eller modeller samt blir deltagare i en designprocess. Eleverna arbetar i ett projektarbete där ämnesspecifika begrepp blir centrala delar av arbetet. I arbetet ingår att eleverna presenterar fenomen som exempelvis grafen, nanoteknik, algbatterier och passivhus med utgångspunkt i bilder och egentillverkade modeller” (Lind, 2019).

Avhandlingen innehåller två paper (publicerade artiklar) som båda fokuserar på hur visualiseringar på olika sätt kan stödja elevers tankar och förståelse av teknik. Detta forskningsprojekt genomfördes som en observation av teknikundervisning i en svensk grundskola. Här är en kort sammanfattning av dessa:

Students’ ideas about technological systems interacting with human needs

I den första delstudien (genomförd våren 2016 på en grundskola i södra Sverige) av licentiatavhandlingen var syftet, med tidigare forskning som grund, att ytterligare utforska elevernas förståelse av tekniska system och systemets egenskaper genom att undersöka elevernas resonemang och samarbete i små gruppinteraktioner. Vid interaktionerna använde eleverna sig av bilder som de letat upp på Internet. Bilderna skulle de sedan använda när de presenterade och förklarade tekniska system vid gruppsamtalen. Studien grundas i ett sociokulturellt perspektiv på lärande, där elever på olika sätt lär genom interaktion och samtal för att på så sätt bygga ut sin förståelse. Studien genomfördes genom att lärarna och forskarna (Johan Lind, Susanne Pelger och Anders Jakobsson) planerade för varierade undervisningssituationer där eleverna gavs möjligheter att interagera med varandra. Vid dessa situationer gjordes datainsamlingen med hjälp av videoupptagningar av gruppernas arbete. De inspelade interaktionerna mellan eleverna transkriberades och analyserades.

Vid analysen av elevernas interaktioner hittade vi ett relativt stort antal situationer där eleverna tydligt visar att de förstår tekniska system och komponenterna och relationerna mellan dem. Det innebar att eleverna i studien kombinerade faktakunskaper med begreppsmässig förståelse inom ett område (till exempel att komponenter samverkar för att nå eftersträvad funktion i ett system). Begreppsmässig förståelse kommer till uttryck exempelvis när eleverna diskuterar om ett batteri är ett tekniskt system, en komponent eller både ett system och en komponent. Det är i vissa fall tydligt att eleverna tillsammans når fram till en samsyn kring förståelse av begrepp. I fall där de inte är överens innebär gruppdiskussionerna att de oftast når en fördjupad förståelse av begreppet tekniska system. Å andra sidan identifierar vi i vissa situationer att eleverna har svårt att förklara och förstå eller förverkliga begrepp, teorier och samband kring tekniska system. Resultaten måste granskas kritiskt, eftersom eleverna i studien inte var vana vid detta arbetssätt med begrepp eller använda bilder i sina presentationer. 

Sammanfattningsvis konstaterar jag att genom att ge eleverna möjligheter att utveckla ett vetenskapligt språk ges de förutsättningar att fördjupa sina kunskaper i teknikämnet. Lärarens roll är betydelsefull eftersom det är läraren som planerar och genomför en undervisning som innehåller varierade interaktioner där elever “tvingas” interagera och kommunicera både verbalt och skriftligt. De planerade interaktionerna behöver struktureras så att dessa bygger på att eleverna samarbetar, lyssnar, talar och skriver. Slutligen är det värt att notera att jag uppfattar det som att elevernas medvetenhet kring tekniska termer och begrepp ökar genom ett projektarbete där interaktioner är en betydande del av arbetet. 

Intresserad av läsa hela studien? https://link.springer.com/article/10.1007/s10798-018-9449-0 

Students’ knowledge of emerging technology and sustainability through a design activity in technology education

När forskare hävdar att det i dagens teknologiberoende samhälle är viktigt att kunna styra teknik och fatta välgrundade beslut kopplade till teknik, innebär det att lärarna som utbildar teknik i grundskolan måste fundera på hur de kan förbereda eleverna på att bli ansvarstagande medborgare i ett teknikintensivt samhälle. I det sammanhanget kan designaktiviteter i teknikundervisningen ge ett betydande bidrag till teknikutbildningen samtidigt som eleverna utvecklar sina kunskaper om teknik. 

Syftet med den andra delstudien var att undersöka om, och i så fall hur, en designaktivitet kan uppmuntra elever att uttrycka och utveckla kunskaper om framväxande modern teknik i relation till hållbarhetsfrågor. Det innebär med andra ord att analysera elevers verbala interaktioner under tiden de arbetar i ett designprojekt, angående deras förmåga att utveckla teknisk litteracitet med stöd av en fysisk modell. Designprojektet betyder att eleverna designar en modell av ett hus, vilket innefattar skiss-, ritnings- och konstruktionsarbete. 

Likt den första delstudien baseras den här studien på smågruppsinteraktioner. Eleverna (13–14 år) diskuterade, förhandlade och delade med sig av kunskap om teknik när de interagerade med sina klasskamrater. Interaktionerna spelades in, transkriberades, analyserades och diskuterades av alla tre inblandade forskare (Johan Lind, Susanne Pelger och Anders Jakobsson).

Det analyserade resultatet tyder på att eleverna i ett relativt stort antal situationer uttryckte kunskap om framväxande modern teknik. Dessutom antog eleverna ett hållbarhetsperspektiv samtidigt som de arbetade i en designverksamhet och därigenom successivt utvecklade sin tekniska kompetens. Detta innebar att eleverna vid presentationerna av sina modeller kunde integrera kunskap om framväxande modern teknik som grafen, nanoteknik och algbatterier i sina modeller. Dessutom indikerar resultaten att eleverna under tekniskt utvecklingsarbete kunde utveckla resonemang, kommunikation och samarbetsförmåga.

Sammanfattningsvis indikerar resultaten att elever kan utveckla teknisk litteracitet under en noggrant genomtänkt designaktivitet som involverar teoretisk input och diskussioner vid sidan av praktiskt arbete.

Intresserad av att läsa hela artikeln? https://link.springer.com/article/10.1007/s10798-020-09604-y 

Forskarskolan ‘Lärande i mångkulturella samhällskontexter

Teknikämnet i grundskolan ger elever förutsättningar att utveckla förståelse och kunskap hur teknik påverkar människan och hur människan kan påverka tekniken (Skolverket, 2022). Det övergripande syftet med pågående doktorandprojekt är att utveckla förståelse för hur elever i grundskolan utvecklar förståelsen av teknik och därmed teknisk litteracitet. Jag fortsätter att undersöka hur olika visualiseringar påverkar elevers lärande och förståelse av teknik. Det är också viktigt att notera att sociokulturellt perspektiv på lärande fortfarande är i fokus. Både paper 3 och paper 4 är under arbete, således är det därför inte möjligt att presentera några omedelbara resultat. Därför presenterar jag det som hittills kunnat identifieras, vad gäller effekter på elevers lärande vid användning av olika visualiseringar i undervisningen. 

I delstudierna 3 och 4 utforskas elevers lärande med utgångspunkt i ett sociokulturellt perspektiv, vilket innebär att interaktioner är viktiga för såväl individens som gruppens lärande och kunskapsutveckling. Tillsammans med lärarna arbetade forskarna (Johan Lind, Mats Lundström och Eva Davidsson) för att planera för kommunikativa situationer i klassrummet, där eleverna i olika gruppkonstellationer interagerade med klasskamrater, lärare och bilder. Elevinteraktionerna spelades in med både videokameror och diktafoner. Detta datamaterial transkriberades och analyserades, utifrån elevernas förmåga att uttrycka och kommunicera tankar om teknik verbalt med bilder som stöd. 

Paper 3

Primary school students’ understanding of technology development through a virtual reality experience?

Virtual Reality is going to be an important technology. I am pretty confident about this.”

(Mark Zuckerberg)

Tekniska lösningar är idag en pågående utveckling, som i många fall påverkar oss människor och förenklar vår vardag, till exempel utvecklingen av smartphones. Därför är det av värde att eleverna utvecklar kunskaper om teknik i sin omgivning. Detta ger dem möjligheter att agera och interagera i olika situationer där teknik finns.

Skolverket menar att två av syftena med teknisk utbildning i svensk grundskola är att använda teknikens begrepp och uttryck samt identifiera och analysera tekniska lösningar utifrån ändamålsenlighet och funktion (Skolverket, 2022). Dessutom spelar teknikutbildning i grundskolan en viktig roll i utvecklingen av uppfattningen om teknik, eftersom det är där alla barn möter undervisning i teknik. Detta ger elever förutsättningar att utveckla teknisk litteracitet och möjligen ge dem en bredare förståelse för sin omgivning. Samtidigt som ny teknik växer fram lyfts olika tankar fram hur vi kan implementera dessa i skolans undervisningssituationer, dels för att påverka elevernas motivation och engagemang och dels för att öka elevernas möjligheter till lärande i olika ämnen (Parong och Mayer, 2018), ämnet teknik. Det är också viktigt för skolan att befinna sig på de arenor som eleverna befinner sig. Ett exempel på detta är tekniken för immersiv virtuell verklighet (virtual reality – VR). Dessa system kategoriseras som low-end och high-end enheter, som genererar olika immersion och presence (Selzer, Gazcon, & Larrea, 2019). Redan 1993 konstaterade Brelsford att VR gör att eleverna kan lösa skoluppgifter mer intuitivt, och att information rör sig mellan den virtuella miljön och individen på ett mer effektivt sätt än vanlig undervisning.

I ett skolsammanhang får eleverna möjlighet att lära sig tekniska begrepp och ord genom att läraren lägger till VR i undervisningssituationer inom teknik, då VR-upplevelsen involverar olika lägen som bilder, ljud och text. I det sammanhanget kan läraren hjälpa elevernas att fokusera på enskilda detaljer genom att förstärka dessa genom att till exempel välja relevanta bilder som presenteras för eleverna, ställa djupgående öppna frågor när eleverna utforskar den virtuella miljön samt ge dem ledtrådar för att hitta och förstå de tekniska begreppen i 360°-bilderna. Detta är ett viktigt bidrag som VR-utrustning bidrar med till undervisningen, som andra digitala och analoga verktyg inte kan bidra med. Där VR-upplevelser är en integrerad del av kommunikativ undervisning verkar eleverna mer motiverade att oftare prata om det tänkta ämnet och ställa frågor om den pågående verksamheten. Genom det uppmuntras eleverna att grundligt utforska miljöer som är nya och obekanta för dem.

I den planerade studien (paper 3) utforskar vi om och i så fall på vilka sätt VR kan bidra till teknikundervisningen i grundskolan och vilka effekter det har på elevers uppfattning om den tekniska utvecklingen. 

Tentative research question
  • If and in that case how does virtual reality support students’ development of understanding of technological development?
  • Om och i så fall hur stödjer virtuell verklighet elevernas utveckling av förståelse för teknisk utveckling?
  • Hur kan VR i undervisningen öka elevers lärande och förståelse av teknik?

Det leder på sikt till att elever i grundskolan utvecklar en ökad förståelse för hur tekniken utvecklats genom historien, hur tekniken påverkar samhällets utveckling och hur samhället påverkar teknikens utveckling. Följaktligen kan detta ses som en väg mot att uppnå teknisk litteracitet.

Paper 4

Primary school students’ understanding of technology

 “We live in a society exquisitely dependent on science and technology, in which hardly anyone knows anything about science and technology.”

(Carl Sagan)

Eleverna i klass 2 (7-8 år) arbetade under en tre-veckors period med ett arbete i teknik. Arbetet inkluderade eleverna i olika interaktioner där de på olika sätt skulle beskriva sin uppfattning och förståelse av teknik i närmiljön. Lektionsserien, som utgör datamaterialet,  bestod av fyra lektionspass av olika längd.

Alla aktiviteterna innebar att eleverna använde kameran i sin lärplatta, som verktyg för att dokumentera det som de fann vara teknik. Fotografierna används sedan vid gruppinteraktionerna, där eleverna förklarade och beskrev sin förståelse av teknik. Efter noggrann genomlyssning transkriberades det inspelade datamaterialet. Datamaterialet var omfattande (ca 25 h), vilket innebar att jag identifierade sk ‘critical incidents’ (Angelidis, 2001). En situation anses vara en ‘critical incident’ när en elevs uttalande på något sätt förändrar diskussionen i gruppen. 

Tentative research questions

To what extent do students’ interactions support the development of understanding of technology towards a more complex understanding of technology?

  • I vilken utsträckning stödjer elevers interaktioner utvecklingen av förståelse av teknik mot en mer komplex förståelse?
  • Vad händer med elevernas förståelse av teknik under ett teknikutvecklingsarbete?

De situationer som ansågs vara ‘critical incidents’ analyserades utifrån tidigare forskning och som svarade mot forskningsfrågorna. Ett ytterligare syfte med den här studien är att skapa ett ramverk kring elevers förståelse av teknik med grund i Mitcham (1994), de Vries (2005), Di Gironimo (2011) samt i det sociokulturella perspektivet på lärande. 

Genom att analysera elevinteraktionerna vid fyra tillfällen undersöks hur elevers förståelse för teknik fördjupas. En tanke är också att identifiera antalet ‘critical incidents’ kvantitativt för att upptäcka förflyttning av elevernas förståelse och uppfattning av teknik. 

Tidigare studier visar att elever oftast beskriver teknik som objekt (jmf. Su and Dong, 2022; de Vries, 2005). I föreliggande studie undersöks om elevers beskrivningar av teknik förändras mot en komplexare förståelse där teknik som aktivitet, vilja och kunskap blir synlig vid elevinteraktionerna. Analysen av resultaten visar att flertalet elever beskriver ’Teknik som objekt’ (artefakter). Deras beskrivningar av teknik var vid första datainsamlingstillfället ’elektriska artefakter’, som innehöll ström eller elektronik. Under arbetets gång utvecklar flertalet elever förståelsen av teknik och beskriver att teknik är gjord av människor och underlättar människors liv.

Studiens resultat kan användas i doktorandprojektet där elevers utveckling av teknisk litteracitet undersöks närmare. Dessutom kan resultaten ge stöd till lärare vid planering och genomförandet av en grundlig teknikundervisning, som stärker elevers tekniska litteracitet.

Referenser

  • Angelides, P. (2001). The development of an efficient technique for collecting and analyzing qualitative data: The analysis of critical incidents, International Journal of Qualitative Studies in Education, 14:3, 429-442, DOI: 10.1080/09518390110029058 
  • Brelsford, J. W. (1993). Physics education in a virtual environment. Paper presented at proceedings of the human factors and ergonomics society 37th meeting, Boston, MA 
  • Clough, M. P., Olson, J. K., & Niederhauser, D. S. (2013). Introduction. In M. P. Clough, J. K. Olson, & D. S. Niederhauser (Eds.), The nature of technology: Implications for learning and teaching. Brill | Sense
  • De Vries, M. J. (2005). Teaching about technology. An introduction to the philosophy of technology for non-philosophers. Springer: Dordrecht, The Netherlands
  • DiGironimo, N. (2011). What is Technology? Investigating Student Conceptions about the Nature of Technology. International Journal of Science Education, 33:10, 1337-1352, DOI: 10.1080/09500693.2010.495400
  • Fox-Turnbull, W. (2018). Classroom Interaction in Technology Education. In: de Vries, M. (eds) Handbook of Technology Education. Springer International Handbooks of Education. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-44687-5_41 
  • International Technology Education Association (ITEA). (2007). Standards for Technological Literacy: Content for the Study of Technology. International Technology Education Association: Virginia
  • International technology and engineering education association (ITEEA). (2022). Technological Literacy Standards. Retrieved 2022-09-10 from https://www.iteea.org/ 
  • Jarvis, T. & Rennie, L. T. (1996) Understanding technology: the development of a concept, International Journal of Science Education, 18:8, 977-992, DOI:10.1080/0950069960180809 
  • Lind, J. (2019). Elevers förståelse av tekniska system och designprocesser. Det är tekniskt, ganska svårt och avancerat. Media-Tryck: Lund. https://www.ht.lu.se/serie/9644942 
  • Lind, J., Pelger, S. & Jakobsson, A. (2019). Students’ ideas about technological systems interacting with human needs. Int J Technol Des Educ, 29, 263–282 (2019). https://doi.org/10.1007/s10798-018-9449-0 
  • Lind, J., Pelger, S. & Jakobsson, A. (2022). Students’ knowledge of emerging technology and sustainability through a design activity in technology education. Int J Technol Des Educ 32, 243–266 (2022). https://doi.org/10.1007/s10798-020-09604-y 
  • Mitcham, C. (1994). Thinking through technology. The path between engineering and philosophy. The University of Chicago press: Chicago and London
  • Parong, J. & Mayer, R. E. (2018). Learning science in immersive virtual reality. Journal of Educational Psychology, 110(6), 785–797. https://doi.org/10.1037/edu0000241 
  • Raat, J. H., & de Vries, M. (1987) Technology in education: Research and development in the project ‘Physics and Technology, International Journal of Science Education, 9:2, 159-168, DOI: 10.1080/0950069870090205 
  • Selzer, M. N., Gazcon, N. F. & Larrea, M. L. (2019). Effects of virtual presence and learning outcome using low-end virtual reality systems. Displays, Volume 59, 2019, Pages 9-15,
  • https://doi.org/10.1016/j.displa.2019.04.002 
  • Skolverket. (2022). Ändrade läroplaner och kursplaner hösten 2022. Assessed 2022-09-15 from Ändrade läroplaner och kursplaner hösten 2022 – Skolverket
  • Su, X., & Ding, B. A. (2022). A phenomenographic study of Chinese primary school students’ conceptions about technology. Int J Technol Des Educ. https://doi-org.proxy.mau.se/10.1007/s10798-022-09742-5

Denna hemsida använder så kallade cookies. Genom att klicka på knappen nedan godkänner du användandet av cookies.  Läs mer här