Kategorier
Böcker Föreläsningar Historia Lärande Undervisning

Moderna läromedel?

Man får ofta höra att föreläsningar inte ändrats på 7-800 år. Ofta med referens till en illustration. Men hur sant är detta? Svaret är inte alls. Går vi till tiden före Guttenberg (före ca 1500) så fanns inte böcker i tryckt form. Dessa var handskrivna och mycket dyra. Det var helt enkelt inte tillgängliga. Detta ger då en förklaring till bilden av föreläsningar, det var en person som läste ur den/de böcker som fanns tillgängliga. Detta finns fortfarande kvar i den akademiska titeln «Reader» i UK.

Böcker och pamfletter var viktiga källor till kunskap under 16- och 17-talen och «föreläsningar» fick en annan form i de fall som de överhuvudtaget existerade. Diskussioner, demonstrationer och frågor hade sin grund i att antalet studenter (i många fall var lågt). En stor del av undervisningen skedde i det vi skulle kalla mentorgrupper.

Men när antalet studenter ökade ändrades undervisningen och vi fick «moderna föreläsningar» samtidigt med detta kom också bättre läroböcker. Föreläsningarn formades mer och mer efter innehållet i böckerna utan att det egentligen behövs, utan mer av «traditionen».

Men om vi tar ett steg tillbaka och tänker, så finns «allt» presenterat i boken och ofta på ett pedagogiskt bra sätt. Vad skall då en föreläsning handla om? Ett svar är att anpassa till den aktuella kontexten, boken (som troligen brukas i hela världen) är inte anpassad till detta. Det är viktigt att utöka och förtydliga innehållet i boken till kursen, inte tvärt om. Som det är nu så kan det se ut som om boken bestämmer innehållet. Men detta finns det idag sätt att komma undan.

Böcker kan idag vara dyra och speciellt om det är en bok som kanske bara brukas i en kurs och aldrig öppnas igen. Men det finns idag web-böcker som håller minst lika bra kvalitet som tryckta böcker. I vissa fall bättre på grund av länkar och snabbar uppdatering. Openstax.org är en sådan site, där böcker i ett antal fält finns och som brukas av upptill 50% av studenter i USA. Men detta är bara en aspekt.

Web-baserade böcker möjliggör också att man kan lägga till egna notater, quiz, länkar och multimedia material direkt i boken. Detta kräver dock en unik web-adress. Men detta är möjligt. Med andra ord vi kan anpassa både föreläsningar och läroboken till en kurs i stället för att använda boken som mall.

Nu i vår använder jag en web-bok som kurslitteratur i en kurs och hoppas att inom en snar framtid kunna prova att ha en web-bok med tilläggsmaterial i en kurs. Är du som föreläsare intresserad att prova eller en student som vill ha detta, hör av dig så kan jag presentera ideen i detalj.



Kategorier
Examen Lärande Undervisning

Undervisarens drömmar 2: Första året

Målet med en utbildning handlar om att skaffa sig kunskaper och färdigheter som skall (förhoppningsvis) ge ett jobb efter examen. Detta gör att det finns ett antal mål som utbildningen skall uppnå. I många fall är dessa mål tydliga och i andra fall inte fullt så synliga. I tillägg till dessa övergripande mål finns mål för varje enskild kurs, ibland överlappande med utbildningens mål. Detta gör att kurserna kan sättas in i ett större sammanhang. Men hur är det med de kunskaper och färdigheter som man skaffar sig under utbildningen. Ofta (men inte alltid) handlar det första året (åren) om att skaffa sig grunden som man bygger vidare på. De skall fungera som grundfundamentet till kunskapshuset. Men hur djupt sitter egentligen dessa grundläggande kunskaper?
Vi vet att en djupinlärning ger ett ökat långsiktigt lärande. Så logiskt borde vi se till att studenterna under det första året får en djupinlärning. Men ger vi studenterna den?

Övergången till universitet kommer att vara ett stort steg för en majoritet, för många det första steget att klara sig själv och utan det stöd man vant sig till. Den (semi-)formativa värderingen har nu ersatts av en värdering som baseras på i många fall ett examenstillfälle. Något som jag skrivit om tidigare ex: https://www.ntnu.no/blogger/fysikkforfakirer/2018/10/05/paniklasning/ Detta har ett antal mindre lyckade konsekvenser, bland annat ökad stress. Men vi kan även få en ineffektiv studieteknik/studiemetod genom panikläsning och prokrastinering. Det finns en överhängande risk att vi omedvetet tvingar studenterna till en ineffektiv inriktning. Lägger vi till betygsjakt finns det en stor risk att man läser till examen och inte för att lära sig.

Hur kan man lösa detta dilemma? Tar man konsekvenserna av att det första året skall ge en god och djup grund, kan man överväga att ta bort graderingen och ersätta med Godkänd/Icke godkänd och en formativ värdering. Detta sätter dels större fokus på senare kurser som i mångt och mycket är mer arbets-relevanta och dels på ett fokus på grundläggande kunskaper och färdigheter som ger en bättre grund för kommande kurser.

Med en dikotom betygsättning, kan man sätta upp tydligare arbetskrav och kontinuerlig examination. Man ges möjligheten att anpassa undervisning och examination till olika grupper baserat på nivå och intresse. Genom att minimera panikläsning och extrem tidspress kan bättre studiemetoder och studiemiljö skapas. För duktiga studenter finns möjlighet till fördjupning och för svagare möjlighet att få hjälp att klara kraven.

Resultatet kan bli:

  • Bättre studieteknik
  • Mindre stress
  • Färre avhopp
  • Djupinlärning
  • Bättre resultat på högre kurser
  • Bättre förberedda studenter

Men detta är bara en undervisares drömmar…

Kategorier
Fysik Physics jokes The light side

Does Santa Claus exist?

This is an very old text I wrote on Santa Claus, I think it is still readable..

Every year you get the same question from children, students and friends. Does Santa Claus exist?

Some people claim that there is no such figure; our image of the obese red-suited gentleman on a sleigh pulled by a number of reindeers is a creation of our own imagination. As “proof” for his non-existence they present a number of scientific facts!

Here I present one of the most important arguments for his non-existence.

The number of children (defined as a person under 18 years of age) on earth is about 2 billion. Even a reduction, since «only» Christians celebrate Christmas, to about 400 million children makes the task of delivering presents to each, overwhelming with about 130 million households (with 3 children on average) to visit during 31 hours. (from 6:00 pm Christmas eve to 6:00 am on Christmas day, taking into account time zones and assuming he travels from east to west). This implies that he have to visit about 1000 homes per second. During a millisecond, he must land the sleigh, locate the right presents, bring them and himself into the house, find the stockings and the tree, put the presents in place, go back to the sleigh and then to the next house. He is also supposed to have a small snack, for example cookies and milk, before leaving. Assuming a distance of 30 m, on average, between houses, he will cover a distance of about 3.9 million km in 31 hours (note that the real time of transportation is less as shown above) leading to an average speed of about 31 km/s. This speed will give rise to a tremendous air resistance, which will cause the reindeers to burst into flames. The process of roasting will start with a glowing red nose on Rudolph, before they all go up in flames. If we also take the number of presents into account, assuming that each child will get one present with a weight of 500 g, we find that the payload of the sleigh is about 200 million kg, which will give it a kinetic energy of 1.8 1017 J. This will not be possible for eight or nine reindeers, so he would probably need over 1 million thus increasing the payload further. And with this most people are satisfied in effectively killed the Santa myth. Oh ye little faithful.

But the arguments for the non-existence of Santa Claus are all based on Classical Physics. This flaw led me to believe that they, like Lord Kelvin, who had showed that the Earth couldn’t be billion of years old, had missed something. In this case Quantum Mechanics turned out to be a deus ex machina.

The question whether Santa Claus exists is similar to Schrödinger’s Cat or Wigner’s Friend. That is, Santa Claus must be a quantum mechanical entity on a macroscopic scale.

If we take a look on Santa’s characteristics, we find some evidence for his quantum character:

He knows when you have been good or been bad, therefore he must, in some way, be everywhere at any given moment in time!

And he can distribute Christmas gifts to 400 million children all over earth in just 31 hours. The reason must be that he spreads out over the world in a complex wave-function, thus being effectively in many places at once.

Oddly enough, this seems to have been known by parents a long time. Were you not told that if you stay up trying to see Santa, you wouldn’t get any presents? If Santa is observed, his wave-function collapses into the well known obese red-suited gentleman on a sleigh pulled by reindeer, and this stops him doing his job properly, and quite possibly annoys him, and all those who will not get their gifts, a great deal.

The presents that he distributes must also be of quantum mechanical character, but this doesn’t matter, because when you observe them, their wave-function collapse as well, enabling you to unwrap them and collapse their wave-functions further into one of those things you put on your wishing list or one of these thing that you didn’t want for Christmas. The great thing about this system is that you are guaranteed a surprise, because you never know precisely what the present is until you have unwrapped it. Which is exactly how it should be?

This explanation also eliminates the need for Santa to have reindeers or additional helpers, which should leave them to the things they prefer to do during Christmas.

There are other faithful gentlemen around the world working on the existence of Santa Claus.

We have the teleportation theory which explains how Santa can teleport himself with ease. One problem with this theory is time, the delivery must be done in one millisecond.

There also exists a String Claus theory, where Santa Claus is an 11 dimensional entity who moves in all dimensions without problems. However this theory has not been able to show any connection with the observed facts about Santa Claus yet.

So you see Santa Claus do exist, as a quantum mechanical entity. With this proof I am sure that I have saved Christmas for millions of children around the world, and hope that I will get some sort of gratitude from them. One penny each will be just fine, please send them to NTNU who will forward them to finance my project in building a Santa Claus detector. Don’t worry I will have it shut down during Christmas, as I do not want to ruin my chance to receive the Nobel Prize, when Santa is experimentally verified.

Kategorier
Examen Lärande Uncategorized

Panikläsning

När det närmar sig examen ser man ofta studenter som panikläser (cramming) inför examen, det finns en del som ser detta som tidsbesparande. Men forskningen är tydlig med att denna studieteknik inte fungerar. Många experiment har visat att lång-tidseffekten av så kallad «spacing», med spridda studiesessioner över tid, ger ett överlägset resultat. En studie från 2009 (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/acp.1537) visade att spacing var mer effektivt än panikläsning för 90% av deltagarna.

Anledningen till att så är fallet förklaras av att minnena fluktuerar på grund av styrkan i den olika kopplingarna (synapser) mellan neuroner i hjärnan. Dessa kopplingar kan stärkas eller försvagas beroende på när och hur ofta de aktiveras. Det vill säga minnen kan göras tydligare eller försvinna. Detta medför då att ju mer och oftare man aktiverar dom desto lättare är det att minnas. Detta förklarar då att det är bättre att se över materialet flera gånger under en kurs istället för att försöka få in allt i huvudet kvällen (eller veckan) innan examen. Det optimala är att gå över materialet igen inför en examen och inte skjuta upp studierna.

Men panikläsning kommer dessutom att ge upphov till stress och sömnbrist, vilka båda är faktorer som gör att konsolideringen i långtidsminnet hindras. Detta gör att offra sömn för att studera är kontraproduktivt och bör undvikas.

 

Du kommer troligen att minnas något om du har ett emotionellt förhållande till det. Detta beror på att amygdala förstärker minnet genom att öka uppmärksamheten och perceptionen. Den kan också återkallande av minnen genom att starta utsöndringen av stresshormoner.  Man har visat att dåliga erfarenheter stärker minnet av farliga ställen och tjänar då som ett sätt att undvika dessa. PÅ så sätt kan för mycket stress ge överbelastning och skapa oro och hindra formerandet av minnen. Men just rätt mängd stress kan öka uppmärksamheten och den kognitiva förmågan.

Överraskande kan även förvirring vara bra för lärandet. Forsking (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959475212000357 ) har visat att vara förvirrad över nya ideer eller en situation kan inspirera oss att arbeta mer för att förstå, vilket led4r till en djupare förståelse och bättre minne av det vi lärt.

Så för bästa resultat sprid ut studierna över tid och se till att få ordentligt med sömn.

Kategorier
Lärande

Teknologi för lärande – Vän eller fiende?

Vi har i dag digitala alternativ så behovet av läroböcker i papper verkar minska. Men finns det en skillnad i att läsa något i elektronisk form jämfört med tryckt text? Några experiment har inte visat på någon skillnad. Men en studie med själv-regulerad tid mot bestämd tid, visade att de som läste tryckt text gjorde bättre på en förståelse test. En annan studie i USA (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360131512002448?via%3Dihub ) visade att när man läser tryckt text så minskar tendenserna till multitasking, som är en klar fördel för lärande.

Så för att digital text skall fungera lika bra måste man få ner tendenser för multitasking.

Den digitala tekniken har gett oss i princip obegränsad tillgång till information via internet. Det finns video tutorial, Massive Open Online Courses (MOOC) som samtidigt öppnat möjlighet att skaffa sig utbildning på ett enkelt sätt. Multimedia i alla dessformer har också gett möjlighet att berika och öka lärandet.
Interaktiva spelbaserade lärandeprogram har visat sig vara effektiva både när det gäller kunskapsutbyte såväl som motiverande.
Vi har i tillägg fått nya hjälpmedel för personer med olika typer av funktionsnedsättning och öppnat utbildningsvärlden för de som tidigare var exkluderade.

Men baksidan av detta är att det finns för mycket information och man måste kunna välja rätt. I tillägg så är inte allt som finns på internet speciellt bra och innehållet kan vara fullt av distraktorer som hindrar effektivt lärande.

Det finns klara bevis (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2831986/)  på att det blå ljuset som kommer från smarttelefoner, tablets och laptops påverkar produktionen av melatonin negativt. Vilket betyder att bruk av dessa under kvällar och nätter påverkar vår naturliga sov-cykel. Sömn är viktigt för lärandet, sömnen behövs för att konsolidera långtids minnet. Dålig sömn(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2656292/) påverkar även koncentrationsförmågan och kort-tidsminnet.

Tonårshjärnor(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1855248/) är speciellt sårbara för effekter av blått ljus.  Vilket gjort att experter rekommenderar tonåringar att undvika exponering för att få tillräckligt med sömn.

 

Så är teknologin vår vän eller fiende?
Svaret ligger hur vi brukar den. På samma sätt som en kniv kan användas rätt eller fel, kan teknologin användas rätt eller fel. Utfallet kan vara lika katastrofalt när det gäller teknologi eller en kniv.

 

Kategorier
Lärande Uncategorized Undervisning

Den «osynliga» läringsmiljön..

När man talar om läringsmiljö, så tänker många på föreläsningssalar, bibliotek och läsesalar. Ofta förknippas läringsmiljö med speciellt utformade lokaler som säger sig optimera lärandet.

Men detta är den synliga läringsmiljön, kanske lika viktig är den «osynliga» läringsmiljön.

Vad menar jag med den «osynliga» läringsmiljön? Det handlar inte direkt hur miljön är designad eller vilka hjälp medel som finns tillgängliga. Det handlar om det vi ser men kanske inte tänker på (medvetet), men som påverkar hur vi handlar eller motiveras.

Tänk dig att du kommer in i en föreläsningssal. Det ligger papper, papperskoppar, förpackningar på skrivytan. På golvet ligger mer skräp! Man kanske reagerar men inte mycket mer. I alla fall inte medvetet. Men det finns stor risk för att man själv inte blir så noga med att ta med sig och slänga skräp. Vi kommer då får en återkoppling till att «miljön» blir sämre. Kommer detta att påverka själva lärandeprocessen? Det finns en risk att den signal som ett ostädat rum ger, verkar demotiverande, så som droppar urholkar en sten, påverkar detta motivationen och en känsla att det inte är så viktigt att engagera sig.

Lägg nu till andra små men dock märkbara moment. Ostädade toaletter, salar i oordning, matrester i papperskorgar, låsta dörrar. Allt detta påverkar studenter och ger en signal att de inte är viktiga.
Visar det sig i tillägg att salar dubbelbokas, eller att det är svårt att hitta information så är signalen tydlig: Universitetet bryr sig inte om dig som student.

Fel kommer att uppstå och engagerade lärare och administratörer kommer att försöka hitta lösningar för att hålla studenterna skadeslösa. Men det är viktigt att tänka på denna aspekten av läringsmiljön, vi kanske skulle kalla den läringshygienen.

Men faktum är att ett Universitet bara är studenter, lärare, forskare och administratörer. Ett Universitet är även de «osynliga» som ser till att det är städat, att saker finns på plats. Det märks kanske inte men de är oljan som får maskineriet att fungera utan friktion…

Kategorier
Uncategorized

Jag trivs inte bäst i öppna landskap..

Ulf Lundells sång, beskriver hur han trivs i det öppna landskapet där han har sin stuga. Det finns tecken på att människor trivs i «öppna» savann-liknande landskap. Se hur parker ser ut och är planerade. Men detta betyder inte att det gäller på arbetsplatsen.

Kontorslandskap eller öppna landskap är något som dyker upp som ett sätt att öka effektiviteten. Men stämmer argumenten? Det beror som alltid på kontexten. Det kan vara så att denna typ av kontor fungerar, men det gäller inte alla typer av arbete.

Vid NTNU och andra statliga organisationer så är öppna landskap (eller vad man nu vill kalla dom) något som skall införas. Argumentet: det ökar möjligheten till teamwork och ger synergi effekter.  Öppna landskap går emot vårt fundamentala behov av en privat sfär och kontroll över sin nära omgivning, free-seating är ett exempel på något som bryter mer mot detta.

Men ger öppna landskap mer samarbete? Här beror det på vem du frågar och i vilken kontext. I miljöer där det förekommer mycket samarbete och gemensamma projekt fungerar det. Men om du inte har en situation där det förekommer mycket ensamarbete och än mer arbete som kräver koncentration så är situationen en annan. Detta gäller ofta forskning och undervisningsplanering/förberedelse och så vidare. Vad händer i en sådan situation?

Vi kan välja att bruka subjektiva anekdotiska data eller vara mer objektiva. Jag väljer det empiriska och objektiva. En studie vid Harvard har studerat vad som sker vid en övergång till öppet landskap: The impact of the ‘open’ workplace on human collaboration.

De fann att samarbetet inte ökade utan minskade!

  • 73% kortare tid för ansikte till ansikte interaktion
  • 67% mer tid på email
  • 75% mer tid på messenger-liknande tjänster

I stället för att gå till medarbetare (som nu inte har ett eget kontor) och fråga direkt, skickas email. Mötet i ett öppet landskap blir inte privat man stör påverkar andra. Frågan är om ett separat mötesrum (som måste bokas?) hjälper situationen, det blir fortfarande ett «offentligt» möte. Deltagarna kan få en känsla att vara uthängda om det är chefen eller kritik som avhandlas.

Ett öppet landskap gör att vi får en situation där samarbetet minskar och interaktionen sker via e-mail, så steget till att arbeta hemma blir kortare och något som troligen sker. Men då minskar behovet av ett öppet landskap, vilket kanske är måle. Vad om det enda giltiga argumentet som finns är att minska hyreskostnaderna, och om behovet för kontor försvinner blir det ännu billigare, men vad kostar det i effektivitet?

Man sparar kanske några ören men förlorar tusentals kronor, men man uppfyller en norm. När vi ändå håller på varför kan man inte effektivisera mer? Jag sitter på ett kontor där takhöjden är ca. 3.70m, om man sätter in ett mellangolv med 10 cm tjocklek får man två rum med en takhöjd på 1.80m och medellängden är under 1.80m så då kan man dubbla arealen utan att betala mer i hyra…

Men man sitter vid sitt skrivbord, så samma princip som för en våningssäng bör gå att applicera med skrivbord..

 

Kategorier
Examen Lärande Undervisning

Kan man ge för många «A»?

I examenstider sliter studenterna med att läsa så mycket att de klarar examen, samtidigt förbereder sig examinatorerna på att rätta uppgifterna. Något som en kollega beskrev som en aktivitet som bäst ägnade sig i ett stängt rum med «Torture never stops» med Frank Zappa från högtalarna. Alla som undervisat har gått igenom detta, när man inser att studenterna inte lärt sig det dom borde. Men samtidigt så har man också upplevt att studenterna gör betydligt bättre än man räknat med.

När man skriver en examen så försöker man (eller borde) hitta uppgifter som så långt som möjligt speglar lärandemålen för kursen och fyller examen med dessa. Sedan skall man värdera varje uppgift och se hur mycket var och en skall räknas till totalen och de fastställda betygsgränserna. Lösningsförslag skall utarbetas och i förkommande fall rättningsprotokoll där avdrag för olika fel dokumenteras. Så det ligger ganska mycket arbete bakom en examen.

Så, några dagar (eller timmar) efter examen får man ett paket med svar som skall rättas. Här avgörs betygen för första gången och förs in i poäng-protokollet. Här kan man se hur resultatet föll ut och se hur fördelningen är. Här kan man också titta hur många studenter som ligger nära en av betygsgränserna, vilket då gör att man tittar en gång till på deras svar för att kvalitetssäkra rättningen.

I detta läget skall man se hur betygen fördelat sig. Betygen skall enligt Bologna vara «absoluta» i förhållande till kursplanen och dess mål. Med andra ord det finns inget som säger att inte alla kan få A (eller F). Betygen skall enbart bero på hur väl studentens färdigheter och kunskaper svarar mot kursplanen. Något som jag diskuterat tidigare https://www.ntnu.no/blogger/fysikkforfakirer/2018/02/20/vad-ar-malet-for-en-utbildning/ på bloggen.

Men samtidigt är det sagt att medelbetyget skall vara C?!?

Medelbetyg är det bara giltigt att tala om i det fallet vi har en relativ bedömning och inte en absolut. Detta är ett mysterium och svårt att förstå. Om vi tittar på en population så säger man att egenskaperna hos denna skall vara normalfördelad, men om man haft en (eller flera) urvalsprocesser är populationen fortfarande normalfördelad? Det vi har på universiteten med begränsad antagning är inte direkt normal-fördelat med en  skev-fördelning där medel och median inte är lika, dvs medel kan vara större och motsvara ex. ett «B».

Detta är en paradox inom utbildningen och något man måste få bort. Det är målen som skall vara uppfyllda och inte målet att få ett medel på «C».

Så svaret på frågan om man kan ge för många «A», så är svaret nej om man går efter lärandemålen, men Ja, om man har en relativ bedömning.

Men man måste också fråga sig hur man skall kunna evaluera studenternas mål-uppnåelse. Och hur väl är målen uppsatta och diskuterade? Och är målen som dom står överhuvudtaget möjliga att «mäta» eller bedöma?

Kategorier
Experiment Fysik Historia Laborationer Lärande Undervisning

Pendeln fungerar också som en analogi för undervisning.

Man säger att den som inte lärt av historien kommer att upprepa den. Detta gör det intressant att läsa gamla läromedel, något som faktiskt kan vara ett intressant forskningsfält. Då med tanke på när olika saker kom in i undervisningen hur det presenteras och hur presentationen utvecklats.

Bland min samling av antikvariska läroböcker finns ett fint exempel av paret Petrini; Henrik och Gulli, Enklare fysiska experiment utgiven 1905. Men när man läser inledningen så slås man av hur mycket av detta nu kommer tillbaka. Pendeln slår tillbaka.  Många av råden är sådana som jag själv gett elever och studenter under mina år som undervisare(innan jag fick tag på boken 2005). Så inget nytt under solen.

 

Jag återger delar (i original) här och hoppas att ingen tar illa upp. Det är ett mycket talande tidsdokument.

Enklare fysiska experiment.

I. Allmänna anvisningar.

Inledning. År 1905 bildar en vändpunkt i det svenska undervisningsväsendets historia; ty från och med i år införes den experimentella metoden i undervisningen vid statens läroverk. Visserligen att börja med endast i två ämnen, fysik och kemi, men det är att hoppas, att de andra — närmast biologi och psykologi — skola följa efter i den mån de vetenskapliga metoderna i dem hinna lämpa sig för skolans behof. Häraf blir nu en omedelbar följd, att en exaktare undervisningsmetod måste vinna insteg äfven i alla andra undervisningsanstalter såsom i samtliga flickskolor, folkskoleseminarier och folkskolor. De sistnämnda hafva alldeles särskilda förutsättningar härför, i det att de hittills varit totalt befriade från den tidsödande språkundervisningen. Med en reform af religionsundervisningen kan i dem godt utrymme beredas för en verkligt uppfostrande och för lifvet fruktbärande undervisning i de exakta vetenskaperna matematik, mekanik, fysik, kemi och biologi jämte deras tekniska tillämpningar på industri och åkerbruk, just de områden, hvaråt de flesta af folkskolans alumner komma att ägna hela sitt återstående lif.

Men hvarifrån taga lärare till denna undervisning ?

Hvad först de fullständiga allmänna läroverken beträffar, så torde det öfverallt finnas lektorer som äro fullt kompetenta att anordna en sådan undervisning, och det vore därför önskvärdt, om dessa nu ville åtaga sig densamma i fjärde och femte klasserna för att i realskolan sätta igång en modärn experimentell undervisning, som hvilar på elevernas laboratorieöfningar Läroverksrådet T. Moll har i särskilda broschyrer lämnat anvisningar på dels huru lokalerna böra inredas och dels huru undervisningen lämpligen kan anordnas, anvisningar som torde vara i allmänhet tillräckliga för lärarna i dessa skolor. Men i realskolor, samskolor, flickskolor, folkskoleseminarier och folkskolor torde det ännu finnas lärare och lärarinnor som själfva aldrig idkat laborationsöfningar vid universitet eller annorstädes och därför känna behof af en något utförligare ledning vid laborationsöfningarnas anordnande.det är hufvudsakligen för dem, som denna bok är afsedd.

Den experimentella undervisningen bör naturligtvis börja redan i småskolan — såsom den faktiskt gör i matematik, då barnen få räkna på kulor — men sedan ej häller afbrytas. Mätningar och vägningar böra göras så tidigt som möjligt och den experimentella geometrin och fysiken böra sättas i omedelbart samband med undervisningen i papp-, trä- och metall-slöjd. De barn som äro i tillfälle att börja tidigt med laborationer kunna få experiment och konstruktionsöfningar mer varierade än som här visas, de som börja senare få åtnöja sig med ett mindre urval.

Hvarje elev bör vara försedd med två tämligen tjocka anteckningsböcker. Den ena användes som kladd under experimenten ; i den andra renskrifves experimentet, hvarefter den lämnas att genomses och rättas af läraren. Härvid iakttages, att texten förekommer endast på hvaran nan sida, under det eleven gör på den andra sidan en så tydlig och vacker ritning som möjligt af de experimentella anordningarna. Läraren bör undvika att i början gifva några formulär eller andra dylika förhållningsregler för barnen att gå efter. Det må vara nog med följande enkla regel:

»Skrif och rita så tydligt, att en kamrat som ej har gjort experimentet skulle kunna göra efter hvad du har gjort, endast genom att se din beskrifning. »

Eleven bör själf få försöka sig på att dra slutsatser ur sina resultat och eventuellt härleda en lag. Först vid rättandet af uppsatsen bör läraren visa huru man plägar exaktare formulera den af eleven funna lagen och lära honom att göra en beräkning i en särskild kolumn i tabellen af kvoten ( » proportionella »), produkten ( »omvändt proportionella») etc. af de funna storheterna eller deras kvadrater, kuber m. Om det visar sig att man i denna kolumn får ett tal som är ungefär konstant, tages medelvärdet af de erhållna talen. Äfven bör eleven tillhållas att aktgifva på felkällor. Hvarje bestämning bör göras minst två gånger, så att eleven får tillfälle att uppskatta felets storlek och förstå hvarför han bör undvika att sedan vid beräkningarnataga med för många decimaler. Efter någon tid bör han vänja sig vid att beräkna felet i uppskattningarna i procent af totala värdet.

De olika experimentens ordning sins emellan bör ej bestämmas med någon pedantisk hänsyn till ämnets natur annat än där detta är absolut nödvändigt, nämligen då ett experiment ovillkorligen förutsätter kännedom om ett annat. Man får då ständigt fritt val mellan experiment tillhörande de mest skilda områden, hvarigenom möjliggöres att experimenten kunna ordnas efter deras lättfattlighet, de experimentella svårigheterna, och de matematiska förutsättningarna. Denna decentralisation är äfven af nytta för eleven, i det att han får vänja sig vid att bli kastad »in medias res» och omedelbart gripa sig an med en ny sak. Härigenom blir hans bildning mer aktuell och kommer ej, såsom nu ofta är fallet, att bestå blott i ett vetande, som är så väl sorteradt i särskilda fack, att han ej kan tillämpa detsamma på ett särskildt fall, förrän han lyckats passa in detta under en lämplig rubrik. Däremot bör man pa lektionstimmarna hänvisa till experimenten och sammanfatta hvad eleverna därvid lärt sig.

Det är synnerligen uppfostrande för eleven att vänja sig vid att ständigt kunna reda sig med de enklaste och de mest varierande rent tillfälliga hjälpmedel. Ju mer af egen uppfinningsförmåga han nedlägger vid arrangerandet af experimentet, dess bättre. Kan han tilläfventyrs hitta på en egen metod att bestämma en sak, så må han försöka densamma och sedan pröfva den genom att göra om bestämningen efter en annan metod. Enklare apparater böra så vidt möjligt förfärdigas af eleverna själfva, och skolan får därigenom så småningom ett tillräckligt antal exemplar af dem. Man bör hällre lägga an på att med stativ, glasrör, korkar, kautschukslangar, glasbägare,

millimeterpapper etc. sammansätta behöfliga apparater än att köpa dem färdiga, en apparat för hvart experiment. Frånsedt prisbilligheten äro sålunda anordnade experiment de mest uppfostrande, helst de gifva eleven en eggelse att hemma experimentera på egen hand.

 Om läraren har tillräckligt material för att låta alla barnen göra samma experiment samtidigt, så kan han naturligtvis sköta en större afdelning, än om olika lag skola göra olika experiment. I förra fallet kan han låta eleverna förena sig i grupper om två och två som göra experimentet tillsammans. En stor fördel härmed är, att läraren kan sammanställa de olika gruppernas resultat. Vid början af lektionen ger han några korta anvisningar på 5 a 10 min., hvarefter eleverna få gå att själfva framtaga hvad de behöfva. Är klassen så stor, att 30 st. arbeta samtidigt vore det godt, om någon äldre elev (från en annan klass) ville åtaga sig att vara amanuens och hjälpa till. Men i en skola med ringa tillgångar bör läraren, så länge han är ovan, ej taga mer än 16 elever på en gång. Dessa ordnas i fyra grupper om fyra stycken, och hvarje lag för sitt särskilda experiment. Hållas dessa laborationer t. ex. en gång i veckan, behöfver läraren sålunda endast omkring en gång i månaden tänka ut nya experiment, fyra stycken, och afprofva dem. Om man blott lyckas öfvervinna en viss misstro till sig själf och griper sig an med att anordna experimenten, skall man till sin förvåning finna huru ytterligt ringa hjälpmedel man kan reda sig.

Men redan efter en termin bör läraren hafva vunnit tillräcklig erfarenhet och eleverna blifvit tillräckligt hemtama på laboratoriet för att han skall kunna fördela dem i grupper två och två, äfven om olika lag skola göra olika experiment; i detta fall bör den ena hälften af afdelningen komma 1/2 timme senare än den andra.

 

En annan rolig detalj är att det exemplar jag har är dedikerad av författarna till Svante Arrhenius.

Kategorier
Lärande Undervisning Video

Video i undervisningen – Video som läringsobjekt

Videor och inspelning av föreläsningar har igen kommit upp på den politiska dagordningen. Förslaget att alla föreläsningar skall spelas in och göras tillgängliga för alla har ett antal problem. Förutom att det blir omöjligt eller i stort sett omöjligt att använda copyright-skyddade bilder o.dyl. är bara en aspekt i tilllägg till andra personvärnsfrågor. Kostnaden för genomförandet rör sig om investeringar i 100 miljoner-klassen för varje universitet. Samtidigt så är det sagt att föreläsningar är gammaldags och skall bort (av samma parti) vilket ger ett dubbelt budskap. Att nya undervisningsformer inte går att spela in är något som inte tas hänsyn till. I tillägg finns det redan idag ett utmärkt pedagogiskt hjälpmedel som gör det (och bättre) än en inspelad föreläsning ger, Kursboken!

Men vi kan trots det titta på förutsättningarna för en video och dess bruk i undervisningen, något som ofta missas i diskussionen.

 

Videor kan fungera som bra läringsobjekt, men man bör notera att det inte är mediet i sig själv utan innehållet och hur innehåller brukas som är avgörande för värdet. Bara för att det …finns en video betyder inte att den är bra. När det gäller videor måste man fundera igenom noga vad det är man vill presentera och för vem! Det är sålunda viktigt att identi…fiera målgruppen och se på deras behov. Detta medför att de videor som produceras gör detta i en specifi…k kontext. Samtidigt som man kan få ett bra resultat i just den kontexten betyder inte det automatiskt att resultater blir lika bra i en annan kontext. Identifi…kation av målgruppen ställer stora krav på att man kan betrakta materialet på ett så objektivt sätt som möjligt och svara på frågan om en video är det bästa sättet att presentera materialet.
Detta sätt att tänka är likt tankesättet när man designar en kurs med kursmaterial, men det …finns en stor skillnad som man enklast illustrerar med en
parallell med det tryckta ordet. I och med att man behöver föra in ett produktionstänkande i skapandet av en video så blir det enklare att jämföra med
textböcker och liknande. En video kan brukas på samma sätt som olika former av skrifter. Man kan göra en video som motsvarar en respons på en uppgift eller en direkt fråga från en student. Detta är i sig en informell kontext, där man redan skapat en personlig relation och befi…nner sig så att säga öga mot öga. I detta fall
har vi en hög grad av personalisering och motivation (Mayer’s principer om motivation) samt materialet är redan helt eller delvis systematiserat, vilket gör
att man kan tillåta sig en högre grad av störade moment utan att man riskerar en kognitiv överbelastning. Med andra ord kan denna typ av videor vara av sämre
kvalitet utan att det påverkar lärandet negativt. Detta motsvarar i princip en handskriven lapp, där den inte har något större överföringsvärde till andra och
därmed i princip bara till för engångsbruk.
Ett steg över den personliga videon ligger respons till en större grupp av studenter upp till en hel kurs. Detta kan man tänka sig motsvarar föreläsningsanteckningar eller ett informationsdokument (ofta skrivet på dator). Här måste man veta vad det är som skall presenteras, gäller det korta meddelanden, uppgifter eller ämnesinnehåll, kan det fortfarande vara möjligt med ganska informella videor speciellt om man lyckats knyta personliga relationer med gruppen. Observera att detta beror på den informella nivån. Liksom i fallet ovan, så har denna typ av video ett begränsat överföringsvärde och kan i stort sett bara brukas för den aktuella och begränsade målgruppen.

Ser vi till inspelning av ordinarie föreläsning utan editering(e-föreläsning 1.0) så skall dom ideellt motsvara ett tryckt kompendium. Men här måste man vara medveten om att ett kompendium och en föreläsning eller föreläsningsanteckningar skiljer sig i presentationsformen genom att ett kompendium är mer formaliserat Detta gör att en e-föreläsning 1.0 mer liknar föreläsningsanteckningar än ett tryckt kompendium i praktiken. Detta medför att föreläsningsanteckningar (och e-föreläsning 1.0) är kontextuellt knutna till just den föreläsningen just det året.  Följden av detta är e-föreläsningar 1.0 i sin kontextuellt bundna form inte bibehåller sin aktualitet och har en begränsad livslängd. Dock kan olika presentationer av ett visst tema fortfarande brukas, men detta kommer vara beroende på om man kan indexera videon så att det är lätt att hitta det man söker.
Ett sätt att bryta den kontextuella kopplingen är att editera e-föreläsningarna och ta bort delar som befäster kontexten och/eller inkluderar förklaringar och
annat i en mer fri kontext. Samma arbetsprocess som gäller för ett kompendium. Detta innebär att en e-föreläsning (1.0) i sin kontextuella form eller rå-form, enbart behöver en bra mikrofon på föreläsaren och en eller två videokameror som följer presentationen. För att minska störningar och distraktorer bör kamerorna
inte placeras längst bak utan så långt fram som möjligt. Detta för att undvika att studenter kommer i bild och för att få så bra bild som möjligt av föreläsare
och tavlan. Här kommer ett problem om slides används, då dessa då måste spelas in i en annan kanal och editeras in i videon.
Skall man gå ytterligare ett steg vidare för att få en så kontext-fri video som möjligt måste man göra en jämförelse med produktionen av en textbok.
Inom projektet Video for Kvalitet [https://www.ntnu.no/skolelab/video-for-kvalitet], fann vi att detta var det bästa sättet att arbeta, då det både ger ett bra resultat utan också för att det totalt sett minskar arbetsbelastningen på produktionspersonalen. På samma sätt som en bok genomgår många steg från synopsis, till första version, editering av en redaktör, fackgranskning, bruk av illustratörer, grafi…sk design och så vidare, så bör en motsvarande process genomgås med en video. Detta är ett nytt sätt att tänka för både föreläsare (om dom inte skrivit en bok hos ett förlag och deltagit i processen) och produktionspersonal (gäller inte dom som jobbat med fi…lm/TV- produktion) varför det är viktigt att samarbeta.

Observera att vi talar om olika videor och format relaterat till målgruppen och målet med videon. Den process som vi beskriver är baserad på objektiv forskning inom ett antal olka fält som är relevanta. Detta betyder inte att alla videor måste följa processen men för videor som skall ha lång livslängd och möjliga för bruk i andra kontexter bör man följa den. Genom att processen är ganska omfattande så gäller den främst tematiska videor som motsvarar centrala delar av ett kapitel i en textbok. Detta medför också en möjlighet att gå direkt till bestämda temata utan att studenterna behöver skanna föreläsningsvideor. Olika typer av markering i videor, manuellt eller automatiskt kan hjälpa men detta kräver ofta en kvalitetssäkring.
Det är också viktigt att poängtera att videor inte skall ses som ersättning utan som komplement till andra läringsobjekt, som föreläsningar, textböcker osv.

Notera att det är mycket lätt att få en övertro på sig själv och sin egenförmåga, speciellt när teknologin är så lättillgänglig. Men det gör att man missar de viktiga detaljer som avgör om saker blir bra eller dåliga. Bara för att man kan spela in en video så betyder inte det att den är bra eller ett bra läringsobjekt. Det är mycket viktigt att man är mycket självkritisk och ställer svåra frågor till sig själv. En bra tumregel är att använda samma principer när det gäller forskning som på produktion och analys av videor. Bara för att studenterna säger att dom är bra och vill ha mer betyder inte att det är bra för dem eller deras lärande. Analogin med produktion av böcker med hela den processen är viktig att ha i minnet.

 

Som sagt så kan videor vara bra som läringsobjekt, men man måste se dom för vad dom är och hur en video faller in i helheten. Ofta är det dock mycket lätt att falla i alla fallgroper som finns.

Kategorier
Fysik Undervisning

Ljud och hörsel

Av våra sinnen är troligen hörsel den mest fantastiska av flera andelningar. Dels för det område som det täcker, när det gäller intensitet så rör det sig om 12 tio-potenser och frekvenser från ca 50 Hz till över 20000 Hz (för unga innan hörsel skador slår in). Men också utvecklingen av örat som egentligen består av käk-ben som omvandlats genom år miljonerna.

Samtidigt så är den exakta beskrivningen av hur örat egentligen fungerar inte helt klar än.

Vi känner heller inte helt till hur störande ljud påverkar kroppen. Att oönskat ljud kan ge upphov till stress och stressreaktioner vet vi men vi vet inte hur detta egentligen sker. Detta är ett miljöproblem som tagit på allvar länge men då bara de direkta fysiska skadorna. Detta är något vi bör vara uppmärksamma på.

Ljud är något som alla har ett förhållande till och som faktiskt är ganska lätt att utforska själva.

Jag har skrivit ett häfte som beskriver ett antal olka demonstrationer som man kan göra själv [demoljud].

Ett exempel :

”Binaural” hörande

Den mänskliga hörseln kan bestämma positionen hos en ljudkälla genom den fördröjning mellan ankomsttiden av ljudet till öronen. Detta kan man visa genom att hålla dom båda ändarna på en slang mot öronen. Om någon knackar lätt i mitten av slangen kommer ljudet samtidigt fram till öronen. Hörseln är så känslig att den kan känna av om man knackar ett par cm från mitten, detta motsvarar ca 10 -4 s. I stället för att tala om en tidsfördröjning så kan man tala om en fasskillnad. Denna fasskillnad fungerar bäst för låga frekvenser, där våglängden är stor. För höga frekvenser så är det intensitets skillnaden mellan öronen som ger positionen.

Försöket demonstrerar på ett enkelt(!) sätt hur vi kan veta varifrån ljudet kommer från. Men samtidigt så kan vi använda detta till att lura örat, något som görs med stereo där både tid, itensites och fasskillnader använd för att skapa ljudillusioner.

Det finns flera experiment i häftet som jag kanske kommer att utöka när jag får tid eller då någon som vill utöka det dyker upp…

Kategorier
Examen Lärande Undervisning

Undervisarens drömmar 1: examen

En examination skall vara knuten till de lärandemål som är definierade i kursplanen. Dessa mål skall då vara uppfyllda till olika grader, efter den gradering som är fastställd. Om man drar konsekvenser av detta och ser var detta leder kan man kanske hitta något nytt…

…. om man utgår från en muntlig examen där en expert kan testa och utforska gränserna för kandidatens kunskaper och överför detta till en automatisk dator-baserad värdering, vad blir resultatet?

Med en dator-baserad värdering är det möjligt att kandidaten att se hur det går i realtid. Med andra ord man får reda på resultatet direkt. Men man behöver med detta inte vara begränsad till ett fast set av spörsmål. Man kan tänka sig att man har ett stort antal frågor som dels testar olika delar av pensum (p-dimensionen) och frågor med olika grader av mästring/kunskap (m-dimensionen). Detta gör att för att få godkänt, det vill säga uppnått lärandemålen (p-) och deras gradering (m-), måste man uppfyllt hela eller delar av p-dimensionen, med minst den lägsta graden i m-dimensionen.

På samma sätt som i fallet med en muntlig examen kan man då börja med att testa den lägsta graden i m-dimensionen med ett antal frågor. Klarar kandidaten dessa kan man gå över i den nästa m-dimension. Vid fel svar på ett spörsmål, kan nya spörsmål på den m- (eller p-)nivån ges tills man hittat gränserna.

Genom att samtidigt meddela när/om kandidaten klarat första betygsnivån (godkänd) kan ev. nervositet avta och man kan gå vidare på ett mer avslappat sätt. Detta gör då att kandidaten kan avbryta examinationen när önskat betyg uppnåtts. Men det innebär också att den som sliter ges en chans att utforskas så att det blir möjligt att se var gränserna går. Har man haft otur och fått frågor på de saker man inte förstått riktigt, ges man en ny möjlighet, något som inte är fallet med vanlig examen med ett begränsat antal frågor.

Progressionen gör även att de kandidater som önskar högsta betyg, kan se hur det går. Det finns en hel del fördelar med ett sådant system, men givetvis även en hel del nackdelar.

Det finns ingen garanti att alla kandidater får exakt samma spörsmål, vilket kan ses som orättvist. Men samtidigt får alla en ny chans och möjlighet att revanschera sig, vilket gör det mer rättvist. Examen är i tillägg utan mänsklig påverkan, annat än när det gäller frågebanken.

Systemet som skall hantera detta kommer av naturliga skäl att var ganska avancerat programmeringsmässigt, det liknar till en del automatiska system inom computer aided assessment, men ligger på en högre nivå. Detta samtidigt som man behöver säkerställa mot fusk.

Men det största problemet ligger troligen hos lärandemålen i kursplanerna som inte är formulerade på så sätt att de kan överföras till en reell utvärderingssituation baserat på ett sådant system. Lärandemålen (p-dimensionen) och graderingen (m-dimensionen) måste vara mycket väl uppbyggda och frågan är om det är möjligt att göra detta. I många ämnen och kurser är inte detta möjligt då olika färdigheter ingår i lärandemålen som  kan vara svåra att testa med ett automatiserat system.

Den tekniska lösningen och möjligheterna är fullt genomförbara, det handlar kanske mer om den mänskliga delen av problemet.

Men är det detta vi vill ha….

Kategorier
Fysik Historia

Roterar jorden eller roterar himlen?

Ett inte alltför enkelt problem är att «bevisa» att det är jorden som roterar och inte universum som roterar runt jorden.
Här har vi ett problem  då det egentligen inte finns något enkelt sätt att visa detta. Det sunda förnuftet säger att jorden är fast och så stor att den inte kan rotera. Detta är detta som använts som argument tidigare och fortfarande används. Men vad har vi för «bevis». Det första handfasta beviset var Foucault’s pendel.
Foucault monterade en tung pendel i Pantheon, Paris (han hade visat försöket tidigare i Paris observatorium) och visade att svängningsplanet för pendeln ändrades. Då pendeln svänger i sitt eget referenssystem (relativt fixstjärnorna) utan påverkan av jordens rotation är detta ett bevis på att de olika referenssystemen (jordens och pendeln) inte är de samma hela tiden utan en av dom roterar, i detta fallet jorden.

Dock är det så att luftmotstånd och friktion i upphängningen gör att vi hela tiden måste tillföra energi till pendeln för att den inte skall stanna, så kan motståndarna använda detta som motargument.

Har vi andra experiment som vi kan prova?

Svaret är ja, men de är inte så lätta eller tydliga att genomföra.
Ett övertygande experiment vore att  släppa ut vatten ur en tank och se den virvel som bildas när vattnet strömmar ut. Riktningen beror på Coriolis-effekten (https://en.wikipedia.org/wiki/Coriolis_force) på grund av jordens rotation. Men problemet är att man måste se till att vattentanken är symmetrisk, det samma gäller hålet som måste öppnas underifrån. Dessutom måste man lämna vattnet i ro för att alla strömmar hinner stoppa och alla temperaturgradienter jämnas ut. Gör man det kommer vattnet att rinna ut medurs på norra halvklotet och moturs på södra halvklotet. Så det man ser och får höra att det alltid är så stämmer inte, utan utformningen på vattentanken och kvarliggande strömmar påverkar mer än Coriolis-kraften.

Det som skulle kunna användas är hur luftmassorna rör sig när dom utgår från ekvatorn, det vill säga att dom alltid viker av mot öst, Men även det gör det svårt att övertyga.

Har vi ett avgörande bevis? Ett som det inte går att argumentera mot. Det har vi men som i många fall så handlar detta om att övertyga någon som är så fast i sin tro att vad du än kommer med. Ett exempel på detta hittar man i Physics for the Inquiring Mind av Eric Rogers,  «The demon theory of Friction».

Här något förkortad:


The Demon Theory of Friction

How do you know that it is friction that brings a rolling ball to a stop and not demons? Suppose you answer this, while a neighbor, Faustus, argues for demons. The discussion might run thus:

You: I don’t believe in demons.
Faustus: I do.
You: Anyway, I don’t see how demons can make friction.
Faustus: They just stand in front of things and push to stop them from moving.
You: I can’t see any demons even on the roughest table.
Faustus: They are too small, also transparent.
You: But there is more friction on rough surfaces.
Faustus: More demons.
You: Oil helps.
Faustus: Oil drowns demons.
You: If I polish the table, there is less friction and the ball rolls further.
Faustus: You are wiping the demons off; there are fewer to push.
You: A heavier ball experiences more friction.
Faustus: More demons push it; and it crushes their bones more.
You: If I put a rough brick on the table I can push against friction with more and more force, up to a limit, and the block stays still, with friction just balancing my push.
Faustus: Of course, the demons push just hard enough to stop you moving the brick; but there is a limit to their strength beyond which they collapse.
You: But when I push hard enough and get the brick moving there is friction that drags the brick as it moves along.
Faustus: Yes, once they have collapsed the demons are crushed by the brick. It is their crackling bones that oppose the sliding.
You: I cannot feel them.
Faustus: Rub your finger along the table.
You: Friction follows definite laws. For example, experiment shows that a brick sliding along a table is dragged by friction with a force independent of velocity.
Faustus: Of course, the same number of demons to crush however fast you run over them.
You: If I slide a brick among a table again and again, the friction is the same each time. Demons would be crushed on the first trip.
Faustus: Yes, but they multiply incredibly fast.
You: There are other laws of friction: for example, the drag is proportional to the pressure holding the surfaces together.
Faustus: The demons live in the pores of the surface: more pressure makes more of them rush out and be crushed. Demons act in just the right way to push and drag with the forces you find in your experiments.

By this time Faustus’ game is clear. Whatever properties you ascribe to friction he will claim, in some form, for demons. At first his demons appear arbitrary and unreliable; but when you produce regular laws of friction he produces a regular sociology of demons. At that point there is a deadlock, with demons and friction serving as alternative names for sets of properties – and each debater is back to his first remark.


 

Kategorier
Fysik Lärande

Vektorer, skalärer och ljusfarten.

Inom fysiken talar vi om Skalärer och Vektorer. Där en skalär är en storhet som har en storlek. En  typisk skalär storhet är massa. En vektor-storhet kännetecknas av den har både en storlek och en bestämd riktning. Så länge vi håller reda på om det vi pratar om är en vektor eller en skalär så är det hela ganska enkelt. Men så är det inte alla gånger. Det är något som är förvirrande då vi ex. behandlar en kraft som en skalär då den egentligen är en vektor. Kraften har en storlek, angreppspunkt och en bestämd riktning.

Då vi vet att många elever och studenter har svårt med de rumsliga (vektoriella) begreppen är detta ganska olyckligt. Slarvar man då med att vara tydlig med skillnaden mellan skalärer och vektorer får detta konsekvenser senare.

Ett sätt att slippa ifrån en begreppsförvirring är att använda olika begrepp. Om vi tar en bil och åker med den från punkt A till punkt B, så tillryggalägger vi en viss
sträcka (s), som vi kan läsa av på avståndsmätaren i bilen. Detta är fullständigt klart för många. Men om vi nu åker från punkt A till punkt B
och tillbaka till punkt A, så har vi åkt en sträcka (2s), men vi har inte förflyttat oss överhuvudtaget. Här har jag definierat en förflyttning (Δx ) Som är förflyttningen «fågelvägen» och en vektor. Med andra ord vi har olika namn på den skalära och den vektoriella storheten, sträcka och förflyttning. (Notera att positionen också är en vektor som utgår från en vald referenspunkt). Genom att vara konsekvent med användningen av dessa begrepp så blir andra saker lättare att få med sig.

Om förflyttningen respektive sträckan tillryggaläggs under en viss tid (Δt) kommer vi få hastighet respektive fart. Där fart är en skalär och hastighet en vektor, med en storlek (fart) och en riktning.

Så hastighet är farten och fartens riktning, medan farten bara är en skalär storlek utan riktning.

Men hur blir det när vi tar nästa steg. Acceleration? Här har vi plötsligt inte någon uppdelning i vektor och skalär längre. Beror detta på att vi inte behöver en åtskillnad längre eller?

Tittar vi i fysikböcker så håller man dessa begrepp åtskilda, men när vi tittar på andra storheter så råder det en förvirring om man skall använda sig av vektor eller skalär. Formelmässigt är detta inga problem då vektorer anges på speciella sätt.

Men!
Hur konsekventa är vi egentligen? Om vi tittar på fotoner dvs. ljus, skall vi då säga ljusets fart (skalär) eller ljusets hastighet? Går man till Nationalencyklopedin hittar man både Ljushastigheten och Ljusfart, 89 respektive 10 träffar på ne.se.  Tar man och gör en sökning på Google, (ljusfart, ljusets fart) och (ljushastighet, ljusets hastighet), finner man en stark övervikt för ljushastighet (över 90000 mot ca 4000 träffar). Tittar man i olika läroböcker är det samma sak där olika böcker använder olika beteckningar. En del böcker har båda med.
På engelska har man inte detta problemet då det heter speed of light! (men en sökning gav över 500000 träffar för frasen «velocity of light»)

Men vad är det man egentligen skall använda?
Tittar man till elektromagnetismen och Maxwells ekvationer i kombination med vågekvationen, finner vi att ljusfarten är en skalär och kan skrivas som produkten av två andra fundamentalkonstanter: c = 1/√ε0μ0. Dessa är inte några vektorstorheter!

Det vill säga ljusfarten kan inte vara en vektorstorhet och det är egentligen fel att kalla ljusfart för ljushastighet.

Men frågan är om det spelar någon roll vad man kallar den så länge man vet vad man menar eller gör man?

Kategorier
Examen Lärande Undervisning

Vad är målet för en utbildning?

Tänk dig en student som ska börja på en utbildning, full av förväntan möter studenten upp på första föreläsningen tillsammans med över 100 studenter. Föreläsaren kommer in och startar föreläsningen på följande sätt: ”Ni skall veta att bara 50% av er kommer att klara den här kursen”. Detta är något som jag hoppas att du som läsare tycker är helt förkastligt. Men tänk dig nog om, har du på något sätt själv bidragit till denna hållingen. Det som är intressant är egentligen vad är det som ligger bakom detta. Vad är det för inställning som en slik föreläsare har till sin undervisning och sina studenter. Vad är egentligen det övergripande målet med undervisning?

Svaret på den frågan borde vara att så många som möjligt av studenterna skall uppnå kunskapsmålen i den utbildning som dom genomgår. Detta medför då att högskolans mål skall vara att så många som möjligt skall klara sina kurser, uppnå kunskapsmålen. En examination skall då gå ut på att testa dessa kunskapsmål på bästa möjliga sätt, inte att få ett visst antal att misslyckas. Det handlar om att man skall utbilda och inte sortera.

Betyder detta att alla skall få godkänt? Nej, utan det handlar om att sätta upp tydliga kunskapsmål, baserade på de färdigheter kursen skall ge i förhållande till påföljande kurser och framtida yrkesroll. Dessa kunskapsmål ger då tydliga kriterier för examinationen. Undervisningen bör då inriktas på kunskapsmålen och nödvändiga kunskaper och färdigheter.

Här stöter vi på ett stort hinder, hur kan vi ”mäta” uppfyllelse av kunskapsmålen? Finns det ett bra sätt att evaluera uppställda kunskapsmål? Här finns egentligen inget entydigt svar, då detta kommer att vara beroende på kursen och kursinnehållet. Men det ”bästa” är troligen en klassisk examination med skriftligt test i kombination med en muntlig examination, där det är möjligt att testa gränserna. Detta är dock av praktiska skäl bara möjligt för en liten studentgrupp. Har man en stor grupp så är det mer ekonomiskt att bara ge ett skriftligt test, men hur väl kan ett test som varar maximalt 5 timmar och omfatter runt 10 frågor testa alla kunskapsmålen?

Ett sätt att komma runt detta och testa en större del av kunskapsmålen, är att använda sig av flervals-spörsmål, det vill säga testa en större del av kunskapsmålen. Men detta är i sig inte oproblematiskt, rör det sig om ett fag där räknefärdigheter och problemlösning är en del av kunskapsmålen, så är det svårt att testa dom med flervalsfrågor. I tillägg kommer problemet med fråge-konstruktion och val av felaktiga alternativ, något som inte är enkelt. Här måste man även se till att frågorna har en rimlig svårighetsgrad och att dom är tillräckligt diskriminerande. Även poängsättningen ger upphov till ganska svåra frågeställningar. Hur skall ett felaktigt svar poängsättas i förhållande till rätt svar eller ett blankt svar. Om inte fel svar ”bestraffas” uppmuntras gissningar. Så fel svar och blankt bör inte ge samma poäng. Skall man välja en skala 3, 0, -1 eller 1,0, -1, för rätt, blank, fel. Detta för att undvika rena gissningar.

Det är ganska uppenbart att en enda skriftlig test inte är ett bra sätt att testa kunskapsmålen, men det är det bästa vi har (möjlighet till). Detta är den verklighet vi och studenterna lever med och anpassar oss till. Det är väldigt lätt att man istället för att fokusera på kunskapsmålen fokuserar på examen, detta gäller både studenter och föreläsare. Det är väldigt viktigt att inse att kunskapsmål och examen inte är ekvivalenta, ett bra examensresultat behöver inte betyda att man uppfyllt kunskapsmålen. Undervisningen och studierna riskerar med andra ord att bli examensfokuserade Plötsligt blir inte lärandet det viktigaste utan det blir examen som är målet.

Finns det i tillägg en hålling att bara dom bästa skall klara sig så kan lätt situationen bli kritisk. Det är då lätt att målet blir att så och så många skall få underkänt på en kurs. Det finns anekdoter om hur institutledare har kallat till sig föreläsare som inte underkänt tillräckligt många för en ”luttvagning”, detta gäller ganska många universitet. Men även det motsatta förekommer. Men, det är viktigt att komma ihåg att dom bästa finns redan hos oss, och vad vi som lärare borde göra är att se till att vår undervisning blir sådan att så många av studenterna som möjligt skall få godkänt. Det är sant att den egna insatsen som student är den viktigaste faktorn för lärande, men det betyder inte att undervisningen och studiemiljön är utan betydelse. Vi bör vara medvetna om hur vi undervisar och hur man skall få en så bra lärandemiljö som möjligt.

Men en sortering innebär att man sorterar ut dom ”bästa”, men vad menar vi med dom bästa. Charles Darwin (egentligen Herbert Spencer, men Darwin tog till sig uttrycket) formulerade det som: ”survival of the fittest”. Här kommer betydelsen att vara beroende på den aktuella kontexten. I detta fall innebär det att dom bästa (fittest) blir dom som är bäst på att skriva ett test på 4-6 timmar, inte hur väl man uppnått kunskapsmålen, inte den som fungerar bäst i arbetslivet, inte den som kan applicera sina kunskaper på bästa sätt. Det finns dock en korrelation men den är inte absolut. Här måste vi också titta på arbetsmetoderna i det framtida yrkeslivet. Majoriteten av studenterna kommer inte att bli forskare, dom kommer inte att arbete ensamma. Samarbete, ny kunskap, innovativt tänkande och problemlösning är saker som kommer att bli viktiga.

För att få till en bra undervisning måste vi sätta in oss själva och våra kurser i ett större sammanhang. Vi behöver titta på vad som är målet med utbildning, det vill säga lärandet och hur vi skall öka lärandeutbytet hos studenterna. Har vi målet klart för oss och kan se helheten måste vi ställa oss samma frågor som vi gör i vår forskning, och inte ta någonting för givet. Bara för att man lämnar labbet och går in i föreläsningssalen så skall man inte stänga av sitt kritiska tänkande och reflektera över undervisningen. Det finns massor av forskningsbaserade undervisnings och examinationsformer, det är dags att börja använda dom.