Participatory spaces in science education

Dette doktorgradsarbeidet handler om hvordan man kan velge og skape alternative læringsarenaer for skolenes realfagsundervisning, og utnytte disse rommene optimalt i elevenes læringsprosess. Jeg har tatt utgangspunkt i to caser som jeg på forskjellig vis har bidratt til å utvikle, med det formål å gjøre elevene mest mulig deltakende i eget læringsarbeid. Mange elever sliter med realfagene fordi de oppfattes som abstrakte, og derfor ikke angår dem. For å møte denne utfordringen har skoleforskere og realfagsdidaktikere argumentert for at undervisningen i større grad enn i dag bør legges til arenaer utenfor klasserommet. Men ekskursjoner er ikke noe mål i seg selv – målet må være å oppsøke eller skape læringsarenaer som er egnet til å berike elevenes læringsprosesser, og slik kan styrke læringsutbyttet. Dette er et viktig premiss for arbeidets overordnede forskningsspørsmål: Hvordan kan man forstå samspillet mellom læringsrom og læringsprosess på alternative arenaer for realfagsundervisning? Begrepet læringsprosess kan med utgangspunkt i konstruktivistisk og fenomenologisk læringsteori forstås som elevenes aktive deltakelse i bearbeiding av erfaringer. Jeg belyser at denne deltakelsen antar mange forskjellige former, og at både perseptiv, kognitiv, emosjonell, sosial og handlende deltakelse på forskjellige måter kan lede til læring. Aksel Hugo beskriver hvordan læringen foregår inni den lærende som ulike egenbevegelser. Han presenterer tre distinkte former for slik egenbevegelse – oppmerksomhetsbevegelse, perspektivbevegelse og selviakttagelse. Gjennom min studie har jeg funnet at det er en fordypende linearitet fra oppmerksomhetsbevegelse via perspektivbevegelse til selviakttakelse. Selviakttagelsen fordrer deltakelse av identitetspregende karakter, og muliggjør det Knud Illeris (og Jack Mezirow) kaller transformativ læring. Jeg har sett på hvordan man som lærer kan legge til rette for slik transformativ læring ved hjelp av alternative læringsarenaer. Jeg bruker begrepet læringsrom om summen av det ytre, fysiske rommet, og det indre opplevelsesrommet som bygger seg opp i den enkelte elev etter hvert som vedkommende involverer seg i læringsprosessen. Å designe læringsrom handler derfor om å bygge potensialer for deltakelse. Mine to caser representerer ytterpunkter hva gjelder den fysiske konteksten til en alternativ læringsarena, og kan derved reise noen interessante utviklingsperspektiver for realfagslærere som ønsker å drive ekskursjonsbasert undervisning. Den ene casen – referert til som Teateret – tar utgangspunkt i en utstilling ved Norsk Teknisk Museum om hjernen og hjerneforskning, designet som en avantgardistisk kunstinstallasjon av scenekunstneren Robert Wilson. Til denne utstillingen ble det laget omvisnings- og undervisningsopplegg, og jeg fulgte åttende- og niendeklasse-elever fra fem skoler gjennom forarbeid, omvisning og etterarbeid. Den andre casen – referert til som Verkstedet – relaterer seg til et ukelangt vindturbinbyggingsprosjekt ved NMBUs Energilaboratorium, hvor 24 niendeklassinger samarbeidet i grupper om å bygge vindturbiner og utarbeide en plan for hvordan de kunne gjøre seg selvforsynte med elektrisitet ved hjelp av slike turbiner. Doktorgradsprosjektet er metodologisk sett forankret i aksjonsforskningen, og jeg var selv en aktør i begge casene. De innsamlede kvalitative dataene tar utgangs-punkt i en kombinasjon av observasjon av, og interaksjon med, elever og læringssituasjoner. I tillegg til mine egne feltlogger og audiovisuelle opptak fra undervisningen, har intervjuer med involverte lærere og elever vært viktige kilder til data. De to casene er blitt analysert med henblikk på hvilke ulike former for deltakelse og egenbevegelse som gjør seg gjeldende, og hvordan ulike læringsrom utvikles og struktureres for å fremme deltakelse. Analysen har vært hermeneutisk i den forstand at analyseverktøyet har blitt utviklet parallelt med datainnsamlingen. Et viktig funn fra analysen er at forskjellige faser i læringsprosessen fordrer ulike kvaliteter ved læringsrommet. Jeg argumenterer for at Teaterets iscenesatte læringsrom egner seg godt i en innledende fase av et læringsforløp, når elevene skal sette seg i forbindelse med lærestoffet, mens Verkstedets autentiske læringsrom egner seg best i den neste fasen, når lærestoffet skal bearbeides. I den avsluttende fasen, når erfaringene og lærestoffet skal oppsummeres og settes i perspektiv, kan man gjerne være tilbake i klasserommets mer nøytrale atmosfære. Som lærer ønsker jeg å stimulere elevene mine til å lære fagstoff og tilegne seg nyttig kompetanse, men også å utvikle seg som mennesker. Transformativ læring handler nettopp om hvordan læring kan påvirke den lærendes identitet og selvforståelse. Jeg introduserer begrepet åpenbaringsrom, for å beskrive læringsrom som bygger potensialer for slik transformativ, identitetspregende læring. Jeg presenterer et forslag til retningslinjer for det jeg kaller åpenbaringspedagogikk, som kan være relevant både for dem som skal jobbe med å utvikle alternative læringsarenaer og for realfagslærere. Åpenbaringspedagogikken handler om at vi som lærere må møte elevene både med komponistens sans for dramaturgi, og den virtuose musikers sensitivitet for det som oppstår i øyeblikket. Vi skal planlegge og forme læringsrom og læringsprosesser, og samtidig ha blikk for hva som skjer i den enkelte elev, og hvordan dette igjen preger læringsrommet og læringsprosessen. Denne avhandlingen er delt inn i seks deler. Del 1 er en innledning, hvor jeg beskriver utviklingen av studiens forskningsspørsmål. I Del 2 presenterer jeg et teoretisk rammeverk for prosjektet. Jeg viser hvordan man kan betrakte læringsrommet både som et sted eleven fysisk befinner seg og som et mentalt rom inni eleven. Deretter begrunner jeg hvorfor læring kan betraktes som en funksjon av elevenes deltakelse. I Del 3 presenterer jeg studiens metodologi og analyseverktøy, og jeg presenterer de to casene studien baserer seg på. Del 4 omfatter analyser, resultater og konklusjoner, og Del 5 metodologiske og etiske refleksjoner. I Del 6 løfter jeg så frem prosjektets mulige implikasjoner for praksisfeltet og for forskningen.The purpose of this study is to get a better understand-ing for how alternative learning environments for science education may be selected and developed to enhance the students’ learning processes. The study is based on two cases with different science learning environments that have been used to make secondary school students participate actively in very different ways. Many students have a hard time with the natural sciences at school because these subjects are perceived as abstract and therefore irrelevant to their daily life. Educational researchers argue that science education, in order to face this challenge, to a larger degree should be situated outside the classroom. However, field trips and excursions are not goals as such – the real purpose is to enrich and strengthen the students’ learning processes. This is an important premise for the study’s overall research question: How can the reciprocity between the learning environment and the learning processes be understood in alternative learning environments? The concept of learning processes can, in line with constructivist and phenomenological learning theory, be interpreted as students’ active participation in the shaping and processing of experiences. I emphasise that this participation can assume various forms – both perceptive, cognitive, emotional, social and physical participation can in different ways lead to learning. Aksel Hugo describes how the learning experience takes place inside the learner as attentive self-involvement (“egenbevegelser”). He presents three different forms of self-involvement – movement of attention, movement of perspective and self-observation. Through my study I have found that there is a deepening linearity from movement of attention via movement of perspective to self-observation. Self-observation requires a level of participation that sets the learner’s understanding of himself at stake – his identity – and facilitates thus what Knud Illeris (and Jack Mezirow) call transformative learning. I have studied how science teachers can accommodate this kind of transformative learning by the use of alternative learning environments. I introduce the concept of learning space (“læringsrom”) to describe the sum of the outer, physical room, and the inner experiential space that develops within every learner as he/she involves himself in the learning process. Hence, the design of learning spaces is a matter of building potential for participation. My cases can be said to represent two extremities when it comes to the physical context of an alternative learning environment. The project may therefore raise some interesting development perspectives for science teachers wishing to elaborate the use of excursions in their teaching. The first case – referred to as The Theatre – is based on an exhibition about the brain and neurological research at the Norwegian Museum of Science and Technology, designed by the famous American theatre stage director Robert Wilson, Guiding and teaching material was developed for this exhibition, and I followed 8th and 9th grade students from five different schools through preparatory work, guided tour and follow-up activities. The second case – referred to as The Workshop – relates to a week-long project with 24 9th graders, constructing wind turbines at the Norwegian University of Life Sciences’ Renewable Energy Laboratory. The students cooperated in groups to construct wind turbines and elaborate a plan for off-grid electric self-sufficiency using such turbines. Methodologically the project is rooted in action research and I was myself an acting participant in both cases. The collected qualitative data is based upon a combination of observing and interacting with students and situations of instruction. In addition to my own field notes and audio/visual recordings of lessons, interviews with teachers and student focus groups have been important sources of data. The two cases have been analysed with respect to how different forms of participation and attentive self-involvement have been manifested, and to how different learning spaces have been developed and structured to promote participation. The analysis has been hermeneutical in the sense that the tools of analysis have been established parallel to the data collection process. An important finding from the analysis is that different phases in the learning process require different qualities from the learning space. I find that the aestheticized learning space of the Theatre is appropriate in the introductory phase of a learning process, when the students are to connect themselves with the subject matter. The authentic learning space of the Workshop, on the other hand, is suitable in the proceeding phase when the topics are adapted and processed. In the concluding phase, when the experiences and the subject is to be reviewed and put into perspective, one may well be back in the neutral atmosphere of the classroom. As a teacher I wish to stimulate my students to learn content knowledge and acquire scientific competence, but also to develop as human beings. Transformative learning relates to how learning can influence learner identity and self-esteem. I introduce the term “rooms of revelation” (åpenbaringsrom) to describe learning environments that create potential for such transformative learning. I present a proposal for guidelines to revelatory education, which may be relevant both to science teachers and to museum and science centre developers. Revelatory science education deals with how teachers can meet the students with, at the same time, the composer’s sense of dramaturgy and the performer’s sensitivity towards what arises in the moment. The teacher is to plan and shape learning spaces and learning processes. The awareness of what goes on in each student must be preserved and nurtured, and this in turn influences the learning space and the learning process. This thesis consists of six parts. Part 1 is an introduction, in which I describe the development of the study’s research proposal. In Part 2 I present a theoretical framework for the project. I show how the “learning space” (læringsrommet) can be considered both as the physical situation of a student and as a mental space within the student. I proceed to justify why learning can be regarded as a function of the student’s participation. In Part 3 I present the project’s methodology and tools of analysis, as well as the two cases on which the study is based. Part 4 consists of analyses, results and conclusions, and Part 5 methodological and ethical reflections. In Part 6 I bring forward the project’s possible implications to the field of practice and to educational research