Connect: Modelling learning to facilitate linking models and the real world through lab-work in electric circuit courses for engineering students

Abstrakt

En stående fråga som lärare i naturvetenskapliga och tekniska utbildningar ställer är varför elever och studenter inte kopplar samman kunskaper från teoretiska kursmoment med den verklighet som möts vid laborationerna. Ett vanligt syfte med laborationer är att åstadkomma länkar mellan teori och verklighet, men dessa uteblir ofta. Många gånger används avancerade matematiska modeller och grafiska representationer, vilka studenterna lärt sig i tidigare kurser, men de har sällan eller aldrig tillämpat dessa kunskaper i andra ämnen. En av dessa matematiska hjälpmedel är Laplacetransformen, som främst används för att lösa differentialekvationer, och åskådliggöra transienta förlopp i ellära eller reglerteknik. På många universitet anses Laplacetransformen numera för svår för studenterna på kortare ingenjörsutbildningar, och kurser eller kursmoment som kräver denna har strukits ut utbildningsplanerna. Men, är det för svårt, eller beror det bara på hur man presenterar Laplacetransformen? Genom att låta studenterna arbeta parallellt med matematiken och de laborativa momenten, under kombinerade lab-lektionspass, och inte vid separata lektioner och laborationer, samt genom att variera övningsexemplen på ett mycket systematiskt sätt, enligt variationsteorin, visar vår forskning att studenterna arbetar med uppgifterna på ett helt annat sätt än tidigare. Det visar sig inte längre vara omöjligt att tillämpa Laplacetransformen redan under första året på civilingenjörsutbildning inom elektroteknik. Ursprungliga syftet med avhandlingen var att visa hur studenter arbetar med laborationsuppgifter, speciellt i relation till målet att länka samman teori och verklighet hur man kan förändra studenternas aktivitet, och därmed studenternas lärande, genom att förändra laborationsinstruktionen på ett systematiskt sätt. Under våren 2002 videofilmades studenter som utförde laborationer i en kurs i elkretsteori. Deras aktivitet analyserades. Speciellt studerades vilka frågor studenterna ställde till lärarna, på vilket sätt dessa frågor besvarades, och på vilket sätt svaren användes i den fortsatta aktiviteten. Detta ledde fram till en modell för lärande av sammansatta begrepp, som kunde användas både för att analysera vad studenterna gör och vad lärarna förväntar sig att studenterna ska lära sig. Med hjälp av modellen blev det då möjligt att se vad som behövde ändra i instruktionerna för att studenterna lättare skulle kunna utföra de aktiviteter som krävs för att länka teori och verklighet. Syftet med avhandlingen är därmed att ta fram en modell för lärande av ett sammansatt begrepp visa hur denna modell kan användas för såväl analys av önskat lärandeobjekt, som av studenternas aktivitet under laborationer, och därmed det upplevda lärandeobjektet använda modellen för att analysera vilka förändringar som är kritiska för studenters lärande. Modellen användes för att förändra laborationsinstruktionerna. Lärarinterventionerna inkluderades i instruktionerna på ett systematiskt sätt utifrån dels vilka frågor som ställdes av studenterna, dels vilka frågor studenterna inte noterade, men som lärarna velat att studenterna skulle använda för att skapa relationer framför allt mellan teoretiska aspekter och mätresultat. Dessutom integrerades räkneövningar och laborationer. Videoinspelningar utfördes även våren 2003, då de nya instruktionerna användes. Även dessa analyserades med avseende på studenternas aktiviteter. Skillnader mellan resultaten från 2002 och 2003 står i fokus. Avhandlingens resultatdel består av: Analys av studenternas frågor och lärarnas svar under labkursen 2002 Analys av de länkar studenterna behöver skapa för att lära Analys av laborationsinstruktionerna före och efter förändringarna Analys av den laborationsaktivitet som blev resultatet av de nya instruktionerna, och vilket lärande som då blev möjligt Avhandlingen avlutas med en diskussion om de slutsatser som kan dras angående möjligheter att via forskning utveckla modeller av undervisningssekvenser för lärande där målet är att länka samman teori och verklighet

Connect modelling learning to facilitate linking models and the real world through lab-work in electric circuit courses for engineering students