http://www.diva-portal.org
This is a digital version of a licentiate thesis published by HLS Förlag.
Citation for the original published paper (version of record):
Berglund, Ingrid (2004)
Lärande simulering eller simulerat lärande?
Lärarhögskolan i Stockholm & Centrum för studier av
skolans kunskapsinnehåll. Rapport 3/2004.
This digital version is provided by Stockholm University Library
in agreement with the author.
May be used according to current laws.
Permanent link to this version:
eller simulerat lärande?
Ingrid Berglund
entrum för studier av skolans kunskapsinnehåll i praktiken
Lärande simulering
eller
simulerat
lärande?
En studie av fyra elevers lärande avstyrteknikmed användningav ettdatorbaserat inlämingsprogram på gymnasieskolans elprogram
Lärarhögskolan i Stockholm & Centrum för studier av skolans kunskapsinnehåll
Licentiatuppsatsinom ramenförStockholms stadsForskarskolai didaktik 1999-2003
HLS-förlag Box34 103
S-100 26 Stockholm, Sverige © IngridBerglund, 2004
Tryck: Mälartryckeriet AB, Stockholm, 2005 ISSN1652-666X
Learning by simulation - or simulated learning?
Thepurposeofthis essay is to describe, illuminateand analyze individ ual learning strategies withinthe context of the automation/electrical engineering programme in vocational education in Swedish upper-sec ondary school system. The study was carriedoutduring2002-2004 in the subject ofcontrol technique.The aimof the study was to investigate an describe students' learning and the learning environment brought aboutwhen computer-based learning software is employedin the edu cation, and whereby labs take place through virtual simulations. Ourmain questions are: What learning strategies do the studentsdevel op in that sortof learning environment? Howand whatdo they learn? What resources do they use in learning? What motives are there for their actions and behaviour in theclassroom? The study hasbeenper formed andmonitored from acombinationof aSocio-cultural perspec tive (Säljö 2000; Vygotsky 1934/1986; Wertsch 1998), and Activity Theory(Leontiev 1978; Engeström 1987).
In the first analysis, we describe the learning strategies offour students. These descriptions are based on video recordings oftheir interaction withthelearningsoftware, andinterviews based onreplayedselections from the video recordings. We also describe the learning software and the assigned tasks, aswell as the pedagogical support offered.Research oncomputer-basedsimulationforeducational purposes emphasises the importance of adequate instructional support built into the software; otherwise it must be supplementedby teacher support.
Ourstudy presumes that studentsbe able to work independently with the learning software.This involvesprogrammingandtesting functions in the virtual simulation models, in orderto draw conclusions about how to control processes usingdifferentprogramminglanguages. How ever, our results show that only the single mostcompetent of the stu dents in the studymasters the simulations in practice; all the other stu dents perceive it as remarkably difficult. One of the decisive factors is whether or notthestudent perceives the virtual simulations as real. The comprehension of the students’ actions in the classes is enhanced by the next analytical step, in which classroominteraction is put into focus. We employ activitytheory as our chief analytical tool, and the
results provide a different and complementary description of students’ behaviour. It might seem that what takes placein the classroom is one activity, but if one takes the students motive forparticipating in it as one’s point ofdeparture, the result is that therearetwo parallel activi ties taking place alongside one another; one with respect to learning controltechniques, and another forassessing the students’ performance. These activities appear to coincideonly for three of thestudentsin the study, namelythose whose grades arehigher than ‘pass’. Studentswho risk failing are offered special examination opportunities in order to pass, but itisnot clearhow they learn the substance ofthe control tech niques.
In thefinal analyticalstep, controltechniques are picturedasalearning process at the crossroads ofprofessional and school perspectives. We describe students’ experienceof on-the-job training aswellastheirper ceptions of what control techniques require in terms of professional skillsandknowledge. Our results highlightthe problem ofadapting and ‘translating’ what is taught in school to the circumstances of profes sional practice. In an abstract subject such as control technique, it is primarily amatterofunderstanding symbols and the functions they rep resent, and furthermore to seethe symbols as tools and componentsin an authentic process. Those skills are necessary in order to perceive the virtual simulation practice as real with respect to professional practi tioners.
Key-words: vocationaleducation, upper-secondary school, automation/
electrical engineering program, computer-based learning, virtual sim
ulationpractice, learning strategies, learningenvironment, assessment,
Förord... 11
DEL1 BAKGRUNDOCH PROBLEMFORMULERING...13
Kapitel1: Inledningoch syfte...15
Inledning...15
Gymnasial yrkesutbildning iförändring...15
Bilden av gymnasial yrkesutbildning... 17
Forskningomyrkesutbildning...18
Teorioch praktik iskolaoch arbetsliv...19
Datoriseringen iarbetslivoch yrkesutbildning...20
Syfte ochfrågeställningar...21
Kapitel2: Bakgrund...22
Simuleringarilärmiljöer...22
Simuleringsbegreppet...22
Konstruktion avdatorsimulering och instruktionsdesign...23
Pedagogiskaöverväganden vid konstruktionenavdatorbaserade simuleringsprogramförutbildning...26
Forskning kring studerandeslärandemedsimuleringsprogramsom läromedel...28
Styr- och reglerteknik; automatiserade styrsystem...30
Skolämnet styrteknik...31
Elprogrammet...32
Övergripandeämnes- och kursstruktur... 33
Arbetsplatsförlagdutbildning...34
DEL 2 TEORIOCH METOD... 37
Kapitel 3: Teoretiskautgångspunkter...39
Sociokulturellaperspektivpå lärande...39
Medierande redskap...39
Mediering...41
Lärande sker genombemästrande ochappropriering av redskap. 43 Utvecklingszonen...44
Situeratlärande och mästarlära...45
Skolans lärmiljöeroch lärandepraktiker... 47
Verksamhetsteori... 48
Verksamhetens struktur...49
Jämförelse mellan sociokulturella perspektiv och verksamhetsteori....53
Kapitel4: Metod och genomförande...55
Klassrumsstudier i ettsociokulturellt och verksamhetsteoretiskt perspektiv...55
Etnografiska metoder som inspiration för studien...56
Pilotstudie...56
Videoobservation...57
Samtal ochintervjuer... 60
Studiensuppläggning ochgenomförande...64
Val avklassrumspraktik...64
Urvalav elever... 65
Sekventiella intervjuer som metod...66
Videosekvenserna...67
Intervjuerna...68
Några metodreflektioner...71
DEL3 RESULTAT...73
Kapitel5: Fysiskmiljö och inlärningsprogrammet...75
Klassrummet...75
Det datorbaseradeläromedlet- grundkurs i styrteknik...76
Programmerbara styrsystem, PLC...76
Treolika programmerings sätt...77
Logiska funktioner...80
Övningarna iprogrammet...81
Modulerna...82
Kapitel6: Elevernaslärandestrategieriendatormedierad lärande-praktik...86
Aspekt 1:Datoreroch programvara...88
Aspekt 2: Instruktioner i programmet...91
Aspekt 3:Tolka och lösa uppgifter...97
Aspekt4: Simulering ivirtuellaoch fysiska modeller...128
Elevernas lärande strategier...137
Pedagogiskt stödoch elevernas deltagarkompetens... 140
Virtuelltoch verkligt... 146
Lärandepraktikens förutsättningar...147
Kapitel 7: Klassrummet - en praktikförlärandeochbedömning....151
Denkollektivamedieringen iverksamhetsteori...153
Beskrivning av arbetsfördelningen iklassrummet...155
Mediering genomregler...165
Beskrivning avregleriklassrummet...166
År detsomskeriklassrummetenellerflera verksamheter?...167
Sammanfattning och slutsatserkapitel7...170
Kapitel 8: Yrke,skola,fritidoch framtid... 174
Simuleringspraktikenistyrteknik - en lärandepraktik mellan skolaoch yrkesliv...175
Vad ska elevernalärasigav kursen?... 176
Elevernaserfarenheteravyrketspraktiker...177
Inlärningsprogrammetoch företagsutbildning...181
Elevernas syn på skola, fritidoch framtid...182
Specialarbetet...187
Sammanfattning och slutsatserkapitel 8...188
Yrketsochskolanspraktiker...188
Skolan,fritidenochframtiden...193
Kapitel 9: Sammanfattande slutsatser...196
Referenser...201
Bilaga1: Frågor tillelevintervju 1... 207
Bilaga 2: Underlagförfrågorom ritsätt... 209
Bilaga 3: Frågortillelevintervju2...210
Förord
Intresset för att studera yrkesutbildning byggerpå min bakgrund som yr-keslärare på elprogrammet och lärarutbildare. Före gymnasiereformenfölj dejag som yrkeslärareengruppelever på heltidunder två år. Förstdärefter tog jag mig an en ny elevgrupp. Detta kom att förändras helt vidgymna siereformen 1991, då yrkesämnet sönderdelades i ämnen och kurser. Jag fick numöta många elevgrupper, eftersom eleverna gick olika kurser i ett kursutformat system. Då upptäckte jag att när strukturerna förändras, så påverkas även ämnesinnehållet. Det blev tydligt att det inte finns någon given ämnessubstans som kan överföras tilleleverna oberoende av ivilket sammanhang det sker. Med den utgångspunkten var det naturligt attgöra studien om elevers lärandei ett klassrum, och inte i en särskiltutformad laborativ miljö, eftersom sammanhanget har betydelse för lärandet av äm net.
Att använda datorer för simuleringar kan vara ett bra sätt att ge sam manhang, som annars kan vara svåra att skapa. Olika möjligheter att an vända datorsimuleringar finns i utbildning; fenomen som är osynligaför blotta ögat, exempelvis elektriska, kan synliggörasgenom virtuella model ler. Genom datorsimuleringar kan elever också själva undersöka konse kvenser av olika åtgärder. Simuleringar som används inom yrkesutbild ning är ofta repliker på yrkespraktiker, autentiska eller modeller. Utveck lingen inom simuleringsområdet, och dess inverkan på yrkesutbildning och yrkeskunnandet, är och kommer att bli intressant att följa, vilket jag hoppas få fortsatt möjlighet att göra i kommande studier. Det kännsprivilegierat attha fått möjlighet attfritt undersöka frågorinomett område somintresse rar mig. För att öka kunskapen om lärandets komplexitet behövs många beskrivningar avolikaklassrumsmiljöer. Det är viktigt attutvecklabrared skap för sådana studier, och jagskulle gärnase mer avforskningsarbete i
12 Lärandesimuleringellersimuleratlärande?
lag. Det är svårtattutförastudiersom ska spegla dessa komplexasamman hang helt på egen hand.
Det som gjorde det möjligt för mig attgenomföra studien var Stock holms Stads satsning på attgeverksammalärarekompetensutvecklingvia forskarstudieplatser. Satsning påbörjades 1999 i samarbete med Lärarhög skolan iStockholm, och enforskarskola i didaktik,medlärare somrepre senteradeskilda didaktiska fält, skapades under ledning av professorStaf fan Selander. Målet var att vi lärare, som blev antagnatillplatserna, efter fyra års halvtidsstudierskulleavlägga en licentiatexamen.
Forskarstudieplatsen var en grundförutsättning för att göra uppsatsen, menutandet stöd jag fått frånvänneroch kolleger hade det inte varit möj ligtattgenomföra arbetet. Ni ska alla ha ett stort tack!
Ettsärskilt stöd har jag känt från deltagarna i KKLP (kunskapskulturer ochlärandepraktiker), där jag haft min hemvist under större delen avmina forskarstudieår. Några personer vill jag dessutom framföra ett särskilt tack till: Ingrid Carlgren,min handledare, vars råd och stödharvaritovärderli ga.Inger Eriksson, min biträdandehandledare, somalltidfunnitstill hands ivått och torrt. VivecaLindberg, som med sina goda kunskaperom yrkes utbildning alltid har haft tips om litteratur och olika infallsvinklar. Inge Benson,som harvaritmittbollplank och kreativa stödiskrivandet.
Jag villockså framföraetttack till elever ochlärare istudiensommed stor generositethar släpptin mig i klassrummet, låtit mig delta på lektioner och bjuditpå sina erfarenheter och gett mig avsin tidför intervjuer.
Stockholm i december 2004
Del 1 Bakgrund och problem
formulering
I del 1 introduceras uppsatsens problemområde och frågeställningar i kapitel 1.Därefter speglasnågrabegreppochdefinitionersom liggertill grund för studien i kapitel 2.
Kapitel
1: Inledning och syfte
Inledning
Studien handlar om elevers lärande av styrteknik på elprogrammetigym nasial yrkesutbildning. Undervisningen i styrteknik genomförs medhjälp av ett datorbaseratinlämingsprogram med möjlighet att simuleraivirtuella modeller.
Gymnasial yrkesutbildning iförändring
Detäringen överdrift attpåståatt gymnasial yrkesutbildninghar föränd rats mest av alla gymnasieutbildningar under det senaste decenniet. Gym- nasiereformen 1991 (Prop. 1990/91:85) innebar att de yrkesförberedande gymnasieprogrammen inte enbart skulle utbilda för ettyrke, utan ävenge behörighet för högskolestudier1. Detta dubbla uppdragfick tillföljdatt så väl yrkesutbildningens struktur som innehåll ändrades. De skolförlagda yrkesutbildningarna har alltid befunnit sig mellantvå kulturer: skolkultu-ren ochyrkeskulturen,men främst haryrkeslivet varit avnämare. I ochmed gymnasiereformenkom en förskjutningatt ske mot skolans värld, eftersom högskolan i allt högregradbetraktas som avnämareför yrkesutbildningen. Samtidigt kom yrkesutbildningen attkallas yrkesförberedande. De yrkes förberedande gymnasieprogrammen är därmed, i än högre grad arenor i
1 Högskolebehörigheten är dock begränsad, huvudsakligen är eleverna i nuläget be höriga till Yrkesteknisk högskola (YTH) efter fyra års yrkesverksamhet, och behörig het till YTH har även de som gått i linjesystemet, innan den nuvarande gymnasiesko lan. 2002 togs beslut om inrättande av s.k Yrkeshögskolor till vilka elever är berättiga de att söka direkt från ett yrkesförberedande gymnasieprogram. Dessa yrkeshögskolor startas för närvarande, vilket sker drygt tio år efter gymnasiereformen.
16 Lärandesimulering ellersimuleratlärande?
mötet mellan olika yrkes- och akademiska traditioner. (Bemer 1989; Carls son 2002; Hill 1988, 2001; Höghielm2001; Lindberg 2003)
Gymnasiereformen innebär att alla eleverigymnasieskolan,oavsett pro gram,ska läsa ett antal gemensamma ämnen, som kallas kärnämnen. Det ger en allmän högskolebehörighet för alla elever med gymnasialastudier. Införandet av kärnämnen innebaratt de teoretiska ämnena fick ett större utrymme på yrkesutbildningarna, som därför förlängdes fråntvåtilltreår. Det ökade inslagetav teoretiska ämnenkan betraktas somen teoretisering avyrkesutbildningen. (Lindberg 2003)
Ett annatinslag i gymnasiereformen är atten del av utbildningstiden ska förläggas till företag, så kallad arbetsplatsförlagd utbildning,APU.Yr kesutbildningen hadeäveninnan reformen praktik på företag, som kallades miljöpraktik, ochdet var dåinte föreskrivit att delar avskolans kursinne håll skulle förläggas till arbetsplatser. Förändringen kräver ettökat samar bete mellan yrkesbranschema och gymnasieskolorna.
Den ökande andelenkärnämnenhar fått stor uppmärksamhet, huvud sakligen beroendepå attdetuppstår problem i kärnämnesundervisningen på yrkesprogrammen. Eleverna framställs oftasomproblemet, men allt stör re fokus sätts nupåinnehålleti kärnämnesundervisningen. De flesta kärn ämnenhar sin tradition ide akademiskaämnesdisciplinerna, och innehållet hardärförsingrundiden traditionella ämnesundervisningen, mennumera framhålls vikten av att anpassa innehållet i kärnämnesundervisningen till de olika gymnasieprogrammens karaktär. (Lindberg 2001, 2003; Skolver ket 2000)
Gymnasiereformen medförde även en stor förändring av innehållet i yrkesämnena, somnukom att kallas karaktärsämnen. Frånatthavarit ett
enda ämne, yrkesteknik2, där det oftast var enyrkeslärare som undervisade 1 helaämnet, kom yrkestekniken att delas upp iettantal ämnen och kurser. Det innebär att yrkeslärares arbete kom att specialiseras på ettantalkurser inomyrkestekniken och undervisningen liknar alltmerämneslärares. Teo-retiseringen, och akademiseringen, avyrkesutbildningen sätts oftast isam band med införandetavkärnämnen på yrkesprogrammen. Den förändrade struktur av innehålletiyrkestekniken, som indelningeniämnenochkurser innebär, kanockså betraktas som en akademisering av yrkesutbildningen som inte är lika synliggjord som införandet av kärnämnen.
Bilden av gymnasial yrkesutbildning
Den bild av gymnasial yrkesutbildning, som finns i flertalet av beskriv ningarna, tar ofta sin utgångspunkt i de problem som uppstår för andra lärarkategorierän yrkeslärare som möter eleversom går på yrkesprogram men. Beskrivningarna visaratt eleverna ofta betraktas som problemet, och de framställs somobegåvade och obstinata, samtidigtsom dekanvara yt terstbegåvade och fogliga när det handlar om yrkesämnen. Beskrivningar av yrkesutbildning handlar ofta omdeprogram sombefolkas av ” skoltröt-ta” pojkar.Skolverketssammanfattandeanalysav gymnasiereformen (Skol verket 2000) är ett typisktexempel. Där beskrivs yrkesutbildningen som omden inte förändrats särskilt mycket. Den framställs som ”främstinrik tad mot färdighetsträning” och att”karaktärsämnena ägnas åt att genomfö ra övningsmoment”. Yrkesläraren, beskrivs som en mästeriklassrummet, som visar elevernahurman gör, ochdet ären ”modellinläming” som be drivs. Yrkesteori, accepterareleverna, eftersom den anknyter till yrkesäm net, även om den upplevs somtråkig.
2 Yrkestekniken delades ofta upp i yrkespraktik och yrkesteori schemamässigt, men det fanns ingen specificerad uppdelning i styrdokumenten.
18 Lärande simuleringellersimuleratlärande?
Är denna schablonbild av yrkesprogrammen förlegad? Det ärviktigt med fler beskrivningar av yrkesutbildning för att bilden ska nyanseras. Gränsen är numera mer diffus mellan yrkesutbildningoch högskoleförbe- redande utbildning,pågrund av detdubbla uppdraget att utbilda både för yrke och högskola.
Forskning om yrkesutbildning
Flerstudieravyrkesutbildning skulle ge en mer mångsidig bild avvad som skeri den, mendetfinns inte så mycket forskning inom detta område,trots att många av gymnasieskolans elever går på ett yrkesförberedande pro gram3 . Lindberg(2003) gör en översikt överden forskning som finns inom yrkesutbildning och konstateraratt de historiska beskrivningarna domine rar blanddesvenska avhandlingarna. Klassrumsstudieravyrkesutbildning, ärytterst få. Hennes slutsatsblir att”klassrumsstudierna ärför få för att sammantagetkunna belysa mer ände enskilda fallen”, (a.a. sid. 21)
Även Abrahamsson (2000) har också gjort en översikt överforskning inom yrkesutbildning och hanställer frågan: Varförforskas detså lite om svensk yrkesutbildning? Ingetentydigtsvar ges,men de begränsade möj ligheternatill finansieringen avdenna typ av studierlyfts fram, liksom frå gan om yrkesutbildningenslägre status jämförtmed andrautbildningsfor- mer.
Enannanförklaring ligger sannolikt också i det faktumatt yrkesutbild ningensomspecifik utbildningsformtonas ned i den integrerade gym nasieskolansidévärld och organisatoriska form. (Abrahamsson2000, s. 241)
3 För några år sedan var det ca hälften av alla gymnasieelever som gick på yrkesut bildningar. Men antalet elever på yrkesprogrammen minskar.
Teori och praktik i skola och arbetsliv
Iskolan finns en tradition att göraenuppdelningmellan teorioch praktik, där teorin är överordnad och praktikses som tillämpad teori. I analogi med det synsättet är det givet attyrkesutbildningarna,de ”praktiska” program men är underordnade de ”teoretiska” programmen. Den bilden blir mer komplex om man studerar innehålleti yrkesutbildning, ialladess varieran de former. Genom studier av olika praktikers innehåll ifrågasätts uppdel ningen mellan teori och praktiksom konstruktion, tillförmånför enkun skapssyn, där ”teori” inte ses som överordnad ”praktik”,utan som kom pletterande och varandras förutsättningar.(Carlgren 1990,1994;Göranzon
1990,2001;Perby 1995)
Innehållet i skolförlagd yrkesutbildningframstårtydligare om den jäm förs medinnehållet i yrkesutbildning somgenomförs i arbetslivet. När ut bildning skeri arbetslivet,där kunskaperna är avsedda attdirektanvändas i det sammanhang de lärs, så blir det något helt annatän om yrkeskunska per lärs i ett skolsammanhang. I arbetslivssammanhangskulle enuppdel ningmellan teori ochpraktik,ochenämnesindelningavyrkeskunskaperna kännas mycket främmande. Med andraord,så ser man på yrkesutbildning på olika sätt beroende på ivilketsammanhang den sker.
Skolförlagd yrkesutbildning bär med sigsina olika yrkestraditioner, och i kombination med den teoretisering och akademisering av yrkesutbildning en som nu sker, så blir det en spännande ”sammansmältning”, en senmo dern yrkesutbildning. (Lindberg 2003)
20 Lärandesimuleringellersimuleratlärande?
Datoriseringen i arbetsliv och yrkesutbildning
En annan viktig påverkan på yrkesutbildningarnasförändringochinnehåll är den tekniska utvecklingen i yrkeslivet. Framförallt har denökande an vändningen av informationstekniki arbetslivet inneburit att yrkesutövan det har förändrats. Yrkesutövandet förändras näravancerade tekniskared skap används, eftersom de oftast ersätter ett mermanuellt yrkesutövande. Detfårtill följd att mindremanuelltarbete, och mer kompetensiattanvän da de nya tekniska redskapen, krävs i yrkesutbildning.Det kan ocksåbe traktas som attyrkesutövandet blir mer abstrakt i förhållande tilltidigare, mer manuella arbeten. Dessa redskap är främst datoreroch de är applika tioner som används i olika yrkessammanhang. De tekniska och mediala yrkesutbildningarna är speciellt utsatta förförändring på grundav den snab ba tekniska utvecklingen.
Datorernautvecklasi snabb takt, enligtMoores lag fördubblas minnes kapaciteten var 18månad (Bengtsson 2000). Datorsimuleringar för att han tera och visualisera komplicerade processer och fenomen blir alltvanligare i och med den snabba utvecklingen av kapacitet och programvaror.
Redan idag finns avanceradevirtuella simulationer som används i ut bildning inom exempelvis ekonomi och samhällsplanering, medicin- och pilotutbildning, och allt fler utbildningsområden berörs av utvecklingen. I gymnasial yrkesutbildning förekommer användning av datorsimulering, främst inom de mediala och tekniskt inriktade programmen. Simulering arna ger eleverna en möjlighetatt träna isimulerade modeller innan, eller iställetför, att laborerapå fysiska modeller. Simuleringar kan också vara tänkta att ersätta, ellerkomplettera, autentiskayrkespraktiker.
Användning av datorbaserade simuleringar för utbildning innebär att innehållet blir merabstrakt, eftersom det inte är fysiskt verkligt, men det kanockså blimer konkret genom möjligheten att visualisera det som inte
är synligti fysisk bemärkelse. Detfår konsekvenser för elevernas lärande, eftersom användning av datorbaserade simuleringar är en ny typ av läran- depraktik.
Syfte och frågeställningar
Studiens övergripande syfte är att beskriva elevers lärande ien yrkesutbild ning, som genomförs i en datorbaserad lärmiljö, där undervisningen sker med utgångspunkt i ett datorbaserat läromedel med simuleringsmöjlighe-ter. Genom attstudera hur eleveragerar när delöseruppgifter och hur dom resonerar kring det dom gör, äravsikten att besvara frågorna:
• Vilka lärandestrategier utvecklareleveri en sådanlärmiljö? • Hur och vadlärsig eleverna?
• Vilkaresurseranvänder eleverna ilärandet?
• Vilkamotiv finns förelevernas agerandei klassrummet?
Som inledningsvis beskrivitsäger studien rum i en lärmiljö pågymnasie skolans elprogram. Studiens datamaterial handlar om elevers lärande av ämnet styrteknik medhjälp av ett datorbaserat inlämingsprogram.
22 Lärandesimulering ellersimuleratlärande?
Kapitel 2: Bakgrund
I detta kapitel behandlas först begreppet simulering. Därefter belyses några pedagogiska överväganden vid konstruktion, och användning av, datorba- serade simuleringaroch inlärningsprogram. En beskrivning ges av styrtek nik och automatiserade styrsystem, och av ämnet styrteknik i gymnasie skolan. Sist i kapitlet gesenöversikt över strukturen på elprogrammet och något om de förändringarsom skett inom programmet sedan gymnasier-eformen 1991.
Simuleringar i lärmiljöer
Simuleringi olika former används sompraktik för lärande. Det finns simu leringar somiförsta hand sker mellan människor, som exempelvis rollspel, samarbetslärande,case-metodik ochproblembaserat lärande. Skolans verk samheter, vars syfte är att åstadkomma lärande, skulle faktiskt kunna be traktas som simuleringar.Miljöer har skapats för att träna någotsomsedan ska användas iett annatsammanhang,ofta benämnt som ”verkligheten”.
Simuleringsbegrepp et
Följande definition av simulering finns i Nationalencyklopedin (2003a): att representera ett systemmed ett annat iavsikt att studeradessdynamiska uppförandeeller föratt under laboratorieförhållanden träna behärskandet av systemet. Motiven för simuleringkant.ex. vara att detstuderade syste met äralltförkomplextför en analytisk undersökning, ännu inteärtillgäng ligt,ärför dyrbart ellerförfarligt(Nationalencyklopedin 2003a).
Encyclopedia Brittanica (2003a) ger ingen direkt definitionav begreppet simulering. Istället ges beskrivningar av simuleringar, kopplade tilldess användningsområdeninomfrämst industri, forskning och utbildning. Inom utbildning gesexempelpå följandeanvändningsområden:
Simulering tillåter studerandeatt på ett realistiskt sätt gripa sig an vikti ga frågor utan att det får ödesdigrakonsekvenser, som i medicinsk ut bildning ochi pilotutbildning. Simuleringsom gördet möjligt för stu derande att förstå komplexa samspel i fysiska eller sociala samman hang. Det kangällaiutbildning för samhällsplanering och ekonomi. De största utvecklingsområdenaför simuleringar är ekonomioch samhälls planering, flygplans- och bilindustri,samt inom det medicinska områ det.(EncyclopediaBrittanica2003a)
Konstruktion av datorsimulering och instruktionsdesign
Allt fler tekniska redskap, främst datorer, används i skolan ochpåverkar det som skeri skolansverksamheter.Genom att dessa nya redskapanvänds så kommer de att medverka till enförändring av skolans lärmiljöer.Dator simulering förutspås varaettav de områden som kommer att användas i ökande utsträckning i utbildningssammanhang. Fler och allt mer avancera de programvaror med simuleringarproduceras i takt med att datorernas, och kringutrustningens,kapacitet ökar.Simuleringaranvänds för att träna situationer som ärförenade med livsfara, menockså för attträna system förståelse av komplexa sammanhang.
Design av datorbaserad simulering
En datorbaserad simulering kan av användaren uppfattas som mer eller mindreverklig. Definitioner av datorsimuleringar och virtuella verklighe ter grundarsigien samverkan mellan mänskliga upplevelser och tekniska definitioner. Inlevelsen kan variera mellanindivider även om den virtuella miljön är densamma. Hur användaren upplever den virtuella datormiljön varierar beroende på användarens egen erfarenhet av motsvarandeverkliga miljö, menockså på hur den virtuella miljönär konstruerad. (Carr & Eng land 1995; Ellis 1995; Helmreich 1999; Rystedt 2002)
24 Lärandesimuleringellersimuleratlärande?
Designenavdatorsimuleringardefinierasi förhållande tillhur naturtro- gen den är för användaren, begreppen highfidelity (hög naturtrogenhet) och low fidelity (låg naturtrogenhet) används (Helmreich 1999; Rystedt 2002). Helmreich (1999) använder begreppet highfidelity, när han avser skapandet av hela simuleringsmiljöer, där både datorsimuleringaroch au tentiska, fysiska miljöer kombineras. Det sker exempelvisvid simuleringar imodellerav cockpits, där scenen utanför planet visualiseras genom dator simuleringar. Idessa miljöer tränas hela kabinpersonalen, såkallad Crew Resource Management (CRM). Ju mer avancerad en simulering är, desto mer naturtrogen upplevs den. Detkrävs dock träning i attanvändaavance radesimuleringar, för att känslan av verklighet ska infinna sig.
Att tekniskt framställa ensimulering tillenvirtuelldatormiljöskerge nom attkonstrueraen artificiellperceptuell upplevelse, såatt denframstår somverklig för betraktaren. Ellis (1995) beskriver olikanivåer för virtuella datormiljöer. Han anger trenivåer: virtual space, virtual image och virtual environments.Dessa nivåer sträckersigmellanen tredimensionell presen tation på en dataskärm till en tredimensionell miljö där individen direkt involveras och kan interagera i miljön (det vi associerar tillvirtualreality). Den första nivån virtual space är enklast konstruktionsmässigt, ochbe nämns avEllis som mestabstrakta upplevelsemässigt föranvändaren:
a viewer perceives a three-dimensional layoutof objects in space when viewing a flat surfacepresentingthepictorialcues to space:perspecti ve, shading,occlusion, and texturegradients (Ellis 1995,s. 16).
Det är i denna nivå som de flesta utbildningsprogram hamnar, därmånga dessutom inte är tredimensionella. Dessa enklare former av simuleringar benämns också somdesfoop-utförande. Den härtypen av simuleringar kan hänförastillgruppen low fidelity-program.
Den andranivånvirtual image beskrivs av Ellis som:
theperceptionof an objectindepthin which cues fromaccommoda tion, vergence, and (optionally) stereoscopic disparity are present, thoughnotnecessarily consistent. (Ellis 1995, s. 17)
I endatormiljö av denna kategori måste användarenbära särskilda glasö gon, eftersom det tredimensionella djupet åstadkoms genom att ögonen sammanfogartvå bilder, liksom det i verkligheten sker på grund av avstån detmellanögonen.
Slutligen definieras den mest komplettadatorsimuleringenvirtual envi ronment som:
an illusionoftelepresence4... actuallybeingpresent in the synthetic en vironment.(Ellis 1995, s 18)
Dessaavancerade datorsimuleringar kallas också förvirtual reality (VR),
och är den mest avancerade formenav simulering. För att kunna delta i denna miljökrävs att man har utrustning som göratt datornkankänna av handens,huvudetsochögatsrörelser, eftersom det går att interagera iden na miljö. Denna avancerade form av virtuell miljö kommer att kunna an vändas mer ochmer i utbildningssyfte, allteftersom tekniken snabbt ut vecklasoch blir allt billigare. Användningen avde mer avancerade former na av VR-teknikliggerframförallti ett framtidsperspektiv, men redan nu används deiutbildningssammanhang.
Endirekt översättningav virtual reality skulle bli ”en skenbart existe randeverklighet”. Kringupplevelser avvirtuella miljöer och simuleringar pågår en diskussion, där frågan ställs vad som egentligen är verkligt och vad som är simulering. Rystedt resonerar med utgångspunkt i Goffman (Goffman 1974, se Rystedt 2002), attdet inte är så produktivt att försöka
4 Telepresence är en styrd (genom diverse informationstekniska verktyg) verklig- hetsupplevelse som åstadkoms genom att individen sätter på sig hjälm, handskar m.m., så att en viss verklig situation kan upplevas.
26 Lärandesimuleringeller simuleratlärande?
definieravad som ärverkligt,eftersom i det följer att något ocksåmåste definieras som overkligt.
Fromthispoint of view, people's involvement in simulation activities may be regarded as analternativereality, asan involvement in just an otherform of authentic experience. (Rystedt2002, s. 11)
Pedagogiska överväganden vid konstruktionen av
datorbaserade simuleringsprogram för utbildning
I konstruktionen av datorbaserade simuleringsprogram måste hänsyntas till vilka pedagogiska stödstrukturer som skabyggas in iprogrammen. Ales-si (2000) behandlar den frågan och som utgångspunkt definierar hantvå grundtyper av simuleringar,förklaranderespektive upptäckande,ochme nar att inlärningsprogrammen ivarierande grad innehåller olikadelar av båda grundtyperna.I resonemanget tar han utgångspunkt i Wengers termi nologi (Wenger1987, seAlessi 2000,s. 179), som benämner programsom konstrueras, så att användarenförstår uppbyggnaden och innehållet, som ”glass-box”.Detinnebär att denunderliggandemodelleniprogrammet är synlig för användaren. Motsatsen,”black-box”, är näranvändaren inte ser den underliggandemodellen i programmet, innehålletär osynligt för an vändaren. Alessi menaratt programmenmåste bygga på en kombination av dessadelar,beroendeav vilken funktion det har.Nedan(ifig. 2.1) följer en sammanställning av de definitionersom Alessi gör. De båda modellerna representerar ytterlägen. Mellan dessa finns ett kontinuum, där delar av modellerna kombineras i deverkliga modellerna.
Förklarande modell: Använda simulering. Procedurlärande Komplexa system ”Black box” Verklig modell: Kombinationer av förklarande och upptäckande modell. Upptäckande modell: Bygga simulering Konceptuellt lärande Enkla system ”Glass box”
Fig. 2.1 En sammanställningav definitionermellan olika underliggan
de modeller för konstruktioneravdatorbaserade simuleringsprogram. Med
utgångspunktfrånAlessi(2000).
Alessi(2000) exemplifierar resonemanget med atten simulation förenpi lotihuvudsak konstrueras för att kunna användas iflygträning, vilket inne bärattdetunderliggande systemet, tillexempel hurmotorerna är konstrue rade och fungerar,blir dolt för piloten.Ettsimuleringsprogram för enflyg tekniker, som ska lära sig reparera ettflygplan,måste däremot synliggöra flygmotorernaskonstruktion och funktion, detär viktigt attförstådetun derliggandesystemet.Utbildningssituationer där syftet är att upptäcka och experimentera kräver mer transparenta simuleringsprogram. Men Alessi (2000) betonar att det är viktigt att detockså finns en progression ipro grammet, så att svårighetsgraden successivt ökar. Det måste alltid finnas ett instruktionsstöd i programmet, enligt Alessi. Stödet kan utformas på olika sätt beroende av programmets modell ochanvändningsområde.
Instructional support featuresmaybeimplementedastextor hypertext, voice, pictures, sound effects, video, animation, or any combination. All of these types of support maybe increased or fadedacross time, or theymay be basedon user performance, userchoise, or instructor choi-se. (Alessi2000, s. 191)
Om det inte finns bra instruktioner i programmet måste detkompletteras medtryckt material och/eller lärarstöd, enligt Alessi(2000).
28 Lärandesimuleringellersimuleratlärande?
Forskning kring studerandes lärande med
simuleringsprogram som läromedel
De Jong & van Joolingen (1998) tarupp frågan om lärandeproblem vid användning av upptäckande modeller av simuleringsprogram i undervis ning, så kalladdiscovery learning. De lyfter framnågra avgörande pro blem som framkommit i forskningen. Enligt ett flertal studierhar stude rande svårt att hantera oväntade resultat, eftersom de inte vill övergesina initialaföreställningar om hur något fungerar. De ignorerar, eller har yt terst svårt att ta in avvikande data, och tar in de data som befäster den ursprungliga hypotesen, istället för att försöka ifrågasättaden. Andra stu dier tyder på att studerande har svårt att dra några slutsatser alls, då det finns alltförmånga variabler i experimenten somde studerande ska hante ra. Ettannatproblem är destuderandes beteende när deanvänder simule ringarna. Deanvänder inte programmens hela potential, utan endast enbe gränsad del, och de tenderar att upprepa sitt sätt attexperimenterai simule-ringsprogrammet. Ytterligare ett problem är attde studerande inte ställer enhypotes innan debörjarexperimentera.De försöker få något attfungera, iställetför att försöka förstå den underliggandemodellen. I det samman hanget visar studier att de studerande gärnaskapar egna experiment som de tycker är roliga iställetför att försöka förstå modeller iprogrammen.
Studierhar visat att framgångsrika studerandeärskickligare iattfinna regelbundenheteri data ände mindre framgångsrika. Deframgångsrika stu derande har bättrearbetsmetoder, är mer systematiskaochgörfleranteck ningar. De är också mer målmedvetna ochhar förmåga att lämna spårsom inte leder framåt, (de Jong&van Joolingen 1998)
Vidupptäckande lärande är det enligt deJong & van Joolingen (1998) nödvändigt att eleverna hartillräckliga förkunskaper, inte minst för att kun na ställa hypoterser som utgångspunktför lärandet. Debeskriver, liksom
Alessi (2000), olika utformningar av pedagogiskt stöd, och drarslutsatsen att endast information innan simuleringeninte är effektiv, det behövsstän dig tillgång till information och instruktioner.
Några sätt attge stöd till lärandetär att utforma genomtänkta labora-tionsanvisningar och anteckningsunderlag, attge hjälp att utforma hypote serochattgeolika former av stödi lärprocessen.Olika typeravuppgifter: utforskande eller förklarande,ska anpassas till olika typerav simuleringar. Attge studerande modeller och tips om hur experimenten kan genomföras innebär att deras förmåga attexperimentera ökar. Om man vill träna de studerande att ställa multiplahypoteser, så måste simuleringen ha en låg komplexitet, (seäven fig. 2.1).LiksomAlessi (2000)poängteras attsimu- leringsmodellen måsteintroduceras stegvis, med ökande svårighet ochkom plexitet.
Rystedt(2002) gör engenomgångavforskningkring olika aspekterav datorbaserad simulering och dess användning i utbildningssammanhang. Han kommer tillslutsatsenatt det inte finns någon entydig uppfattning av vad sompåverkarlärandet. Flera studier pekar mot att de studerandes bak grund, ochutformningen avutbildningen, påverkar lärandet påindividni vå.
Rystedts egenstudie, där simuleringsprogram används för vidareutbild ning av sjuksköterskor, visar att de studerandes egna yrkeserfarenheter av gör innehållet i lärandet. Lärarens uppgift blir att visa flerresurser ipro grammet, och att få destuderandeatt byta fokus.
Den samstämmighetsområder iforskningenkring de studerandeslär ande,ochsimuleringsprogrammensutformning, är att det är nödvändigt att utformabra pedagogiska stödstrukturer anpassade till den aktuella situa tionen. Eftersom individernas förutsättningar varierar, så måste simulerings-programmen kompletteras med annat stöd, där lärarens funktion är central.
30 Lärandesimuleringellersimuleratlärande?
Styr- och reglerteknik; automatiserade
styrsystem
Styr- och reglerteknik behandlar teknikenattstyra ochkontrollera proces ser såattdeuppförsig på ettönskvärtsätt. Den övergripande benämningen för styr- och reglerteknik är automation. Att automatisera innebär att få något att gå utav sig självt. Automation är ett mycket omfattande ämnes område som används inom olika områden förmänskliga aktiviteter. Da toriseringen innebär att automatiserade system får en allt större roll i da gens samhälle och datorernas utvecklingmöjliggör alltmeravanceradestyr system. Exempel på vardagliga användningsområden är styrning av tele fonväxlar och lokala datanätverk, klimatreglering i lokaler, banksystem, hemelektronik, sjukvårdsteknikochautopiloterför flyg ochfartyg. (Britta-nica 2003b; Nationalencyklopedin 2003b)
Användningenav automatisering harhaft störstbetydelse för industri ell produktion.Att styra en process med ett automatiseratstyrsystem kan innebära att detexempelvis i en processindustri kanfinnastusentalsregu latorer och sensorer5 som ser till att tryck, flöden, temperaturer, nivåer, koncentrationer m.m. reglerastillönskade värden, och att det finns gräns lägen somindikerar lägetför det som skastyras. Dessa styrsystem styrs i alltstörre omfattning via datorer och programmerbara styrsystem, PLC6. En fördel med datoriseradestyrsystem är att de kan programmerasom och justeras utan att detkrävs stor arbetsinsats.
5 En sensor är en slags givare som sitter processutrustningar och som känner av olika signaler för att sedan skicka värden åter till styrenheten. “Med sensorer eller givare menar man mätdon med en utsignal som är en funktion av mätstorleken. Det kan vara ett gränsläge, magnetfält, induktivt kraftfält, kapacitivt fält, olika slags ljus etc som aktiverar sensorn.” (Bengtsson & Kördel 1996 , s 84)
6 PLC= Programable Logical Controller. Programmerbart styrsystem. Se en mer ut förlig beskrivning i resultatdelen.
Styrsystemen programmerasför olika ändamål, med hjälp av logiska instruktioner. Utvecklingen går mot att systemenprogrammeras så attde kan ”fattaegna beslut”genom att ta in styrsignaler och anpassar styrningen med utgångspunkt i dessa villkor. Ett användningsområde som utvecklas är att hitta och indikera fel i styrprocessen, och att även kunna återställa dessa. De vanligaste är att systemet indikerar fel, somsedanåtgärdas med hjälp av människor, men helautomatiserade system blir alltvanligare.Ett annat område som utvecklas ärsystem som är interaktivamed människor, där styrsystemet ska fattabesluti förhållande till en variation av olika bete enden. (Brittanica 2003b)
Skolämnet styrteknik
Ämnet styrteknik erbjuds elever på olika tekniska program (el-, energi-och industri- och teknikprogrammet). Detfinns elva kurser iämnet, de all ra flesta kurserna är valbara inom de olika programmen.I ämnesbeskriv-ningen är syftet med styrteknik:
att gekunskaperom hur automatisering förverkligas inom bl.a. indu striell produktion. Ämnet har också som syfte att ge kunskaper för att kunna handha, felsöka och utveckla automatiserade enheter inom pro cess-ochtillverkningsindustrin. Utbildningen iämnet styrtekniksyftar också till att utveckla problemlösningsförmågan vid olika situationer som felsökning, ombyggnad,programmeringochnytillverkning av au tomatiserade produktionsenheter samt till att utvecklaett logiskt tän kande. (Skolverket2003b)
Den grundläggandekursen är StyrteknikA, som behandlar grundläggande styrtekniskabegreppoch komponenter men även programmering ochfel sökning i styrsystem på grundläggande nivå ingår. Kursen ärgemensam för alla inriktningar på elprogrammet. Styrteknik B byggerpå Styrteknik A, och handlar om attkunna hantera, felsöka och göra förändringar i auto matiserade enheter, även kännedom om datorstyrda styrsystemingår. Kur
32 Lärande simuleringellersimuleratlärande?
sen ärgemensam förelprogrammets inriktning automation. Övrigakurser äralla valbara, och specialiseringar av olikaslag.
Kursen som studienhandlar om är Avancerad styrteknik, bygger på Styr teknik B och omfattar 100 poäng. I kursplanen står att målet för kursen är att den skall:
... utvecklaförmågan att lösa avanceradestyrproblemmed modulupp- byggda styrsystem.Kursenskall också gefärdigheter iinstallation, pro grammering och användning av styrsystemmedolika kommunikation- senheter i nätverk. Kursenskall dessutom gekunskaper i förebyggande och avhjälpandeunderhåll samt logisk felsökning i större nätverksupp- byggda styrsystem.(Skolverket2003c)
Elprogrammet
Elprogrammet är ettavgymnasieskolans17 nationellaprogram. Program met hade vid gymnasiereformensinförande 1991tre inriktningar: Automa tion,ElektronikochInstallation. Numera finns det fyra inriktningar: Auto mation, Elektronik, Datorteknik och Elteknik. Inriktningarna är mereller mindre specialiserade mot olika yrkesområden. Automationstekniker är en utveckling av styr-och reglermekaniker, Datorinriktningen vartidigareen specialisering inom elektronikinriktningen, men blev2000 en egen inrikt ning. Elteknikinriktningen har sinbakgrund i elinstallationsyrket.
I den nuvarande beskrivningen av Elprogrammet (Skolverket 2003a) lyfts inte de specifika yrkesprofilema fram särskilt. Enjämförelse mellan Elprogrammets syftesbeskrivning vid gymnasiereformens införande (SKOLFS 1994:8, se Skolverket 1998), och nuvarande beskrivning SKOLFS 1999:12(Skolverket 2003a) visar en betydande nedtoning avyr keskunskaper till förmånförmergenerella kompetenser. I SKOLFS 1994:8 står det attElprogrammet skage eleverna grundläggande yrkeskunskaper inomdeteltekniskaområdet och specialisering inom någonavinriktninga rna. I den nuvarande syftesbeskrivningen används istället formuleringen
”grundläggande kunskaper för arbetemed...”. Elprogrammets förberedan de rollför bådeyrke ochvidare studier betonas i den nuvarande syftesbe skrivningen, till skillnad från den tidigare beskrivningendär huvudsakli gen den yrkesinriktade rollen kom fram i syftet. (Skolverket 2003a)
Att datoriseringen och automatiseringen isamhälletpåverkarinnehållet i elprogrammet betonas iSkolverkets beskrivning:
Dentilltagandedatoriseringen och automatiseringeni samhället har på fleraolika sättpåverkatdet område programmet utbildarföri riktning mot elektroniska tillämpningar och datorstyrda processer. (Skolverket 2003a)
Somviktiga yrkeskunskaper framhålls system-ochkomponentkunskaper, liksom social förmåga och servicekänsla. Språkliga färdigheter, kvalitets medvetenhet,entreprenörskapsamt förmåga att arbetai och leda projekt är andra krav som betonas. (Skolverket2003a)
Övergripande ämnes- och kursstruktur
Alla gymnasieprogrammen rymmer totalt 2500 gymnasiepoäng7, somför delas över tre läsår. Det finns ett antal kärnämnen, som är gemensamma för alla program ochsom utgör totalt 750 gymnasiepoäng. Varje program har också kurser,motsvarande 1450poäng,iämnen som gerprogrammendess karaktär. I dessa poäng ingår ett projektarbete om 100 poäng. De återståen de 300 poängenutgör det individuella valet.
7 Gymnasiepoängen visar omfattningen av en kurs. Det finns en överensstämmelse mellan kursens poängtal och de krav som ställs för att uppnå kursens krav. Poängtalet utgår från att en veckas heltidsstudier motsvarar i genomsnitt 25 gymnasiepoäng. Det antal gymnasiepoäng som anges för en kurs är en uppskattning av elevernas genom snittliga arbetsinsats. Poängen är alltså inte en beräkning av undervisningstiden. En och samma kurs kan t.ex. ha helt olika undervisningstid på olika program.
34 Lärandesimulering ellersimuleratlärande?
Karaktärsämneskursema8, somutgörtotalt 1450 poäng, bestäms till stor del genom val av inriktninginomelprogrammet. Detfinns gemensamma
karaktärsämneskurser föralla inriktningar omfattande totalt 500 gymna-siepoäng9. Inom valdinriktning finnsockså gemensamma kurser motsva rande 300 poäng. Förutom den valda inriktningen väljer eleverna ytterliga revalbara kurser inomElprogrammet motsvarande 600-650poäng. Inom inriktning Elteknik ställerelbranschen (ECY 2003) krav på vilka kurser somska ingå i utbildningen medgodkänt resultat för attbli anställd. Ytter ligare en pott av 300 poäng finns till förfogande för det individuellavalet, vilket innebär att eleverna kan välja mer fritt, oftast från ett gemensamt kursutbud iskolan.
Arbetsplatsförlagd utbildning
I de yrkesförberedande gymnasieprogrammen ska arbetsplatsförlagd ut
bildning,APU, ingåsomen del av utbildningen. APU ska vara utbildning med skolans utbildningsmål som grund. Det innebär att delar av utbild ningen ska genomföras på arbetsplatser, men det ärskolan som betygssät- ter kurserna.Syftet med konstruktionenär att skola ocharbetsliv skasam manlänkas viakurssystemet,och att innehålleti skolans undervisning och pedagogik påsåsätt ska förändras. (Prop. 1990/91:85;Skolverket2000)
I propositionenföreskrivs att minst 15 % av den totala utbildningstiden ska förläggas till arbetsplatser. Det är endast de yrkesinriktadeprogram
8 Karaktärsämnen är de ämnen som är specifika för varje gymnasieprogram. Ett kär nämne kan också vara ett karaktärsämne, om studieinriktningen innehåller fler kurser än de som fastlagts som kärnämneskurser. Det gör att det blir svårt att definiera ämne na och lärarna som kärn- respektive karaktärsämneslärare. Därför föredrar jag att kalla de karaktärsämnen med inriktning mot yrkesförberedande program för yrkesämnen.
9 Projekt och företagande, Datorkunskap, Ellära A, Digitalteknik A, Elektronik grund kurs och Styrteknik A omfattar alla 50 poäng, Elkunskap och Projektarbete omfattar båda 100 poäng.
mensom berörs, ochall APU-tid ska ligga på yrkesämnen, vilket innebär att drygt 20 % av tiden för yrkesämnena skavara arbetsplatsförlagd. Kra vet har nu ändrats till att 15 veckor av tiden för karaktärsämnen ska förläg gastillarbetsplatser.
APU:sorganisation äremellertid en komplicerad konstruktion, präglad av vad som skulle kunna kallas en utbildningsadministrativmodell. Den tid som eleverna tillbringarpå arbetsplatsen ingåri utbildningen och skallbetygssättas. Detta förutsätter att detsomlärspå arbetsplatsen går att anknytatillnågon, ellernågra av skolanskurser, vilket isin tur krä vernoggrann samplanering mellanskolaoch arbetsplats. (Skolverket 2000, s.18)
Arbetsplatsen ska tillhandahålla enkvalificeradhandledare för APU-elever- na. För att garanterakvaliteten finns detkrav på att de ska ha en kortare utbildning, som skolan skatillhandahålla. Frågan om handledarutbildning har varit enav destora stötestenarna när det gäller APU.
Ännu, drygt tio år efter reformen, har inte APU fungerat enligt intentio nerna. HurAPUfungerar är mycket varierandemellan olika gymnasiepro-gram. Medie-och elprogrammethar haftde största svårigheterna medAPU. Inom elbranschenhar inteAPU fungerat eftersom branschen harmotsagt sigansvaretattgenomförautbildningpå företagen. Där APU inte existerar gör eleverna miljöpraktik på företagen.I skolverkets utvärdering av elpro grammet framkom att APU intefungerar enligt intentionerna.
Eleverna får sällan 15veckorAPU,utande får allting från ingen praktik alls (!) till några få veckor, upp till 15 veckor. Orsaken till detta är att arbetsgivarna inteharmöjlighet att ta emoteleverna. Det är mångasmå företag i denna bransch, och arbetsgivarnahar svårtatt hinnamed att varahandledare och se till att eleverna får den utbildning och de kurs moment de ska ha. (Skolverket 1998, s.95)
Del 2 Teori och metod
Ikapitel 3 beskrivs deteoretiska ramarna för studien. Utgångspunkten är ett sociokulturelltperspektiv och i analysen används verksamhetsteori. I kapitel 4beskrivs metod och genomförande.
Kapitel
3:
Teoretiska utgångspunkter
Studien är genomförd inomramenförettsociokulturelltperspektiv på lär ande, och verksamhetsteori används i analysen. Begreppsomär relevanta för studien och någraolika inriktningar inom detsociokulturellaperspekti vet belysesi kapitlet. Även grundernai verksamhetsteori tas upp.
Sociokulturella perspektiv på lärande
I sociokulturella perspektivärlärandet situerat. Utgångspunkten är att vi alltid lär oss, och vad vi lär berorpå sammanhanget. Lärandet skeri en ömsesidigpåverkan mellan individenoch omgivningen, genom vår förmå ga att kommunicera. Kommunikationen sker via ”medierande redskap”, som är mänskligakonstruktioner, och som bygger på och representerar mänskligaerfarenheter. Genomatt vi människorhelatiden utvecklar våra redskap, inteminstgenomtekniskutveckling, så utvecklas ocksåvåra för mågor.Lärande handlar därföri ett sociokulturellt perspektiv om att be mästra ochtillägnasigmedieranderedskap, och i den processen förändras vår relationtill omgivningen. (Säljö2000, 2002; Wertsch 1998; Vygotsky1934/1986)
Medierande redskap
Vygotsky beskriver att mänskliga handlingar sker genom ett ”hjälpande stimulus” (Xi fig 3.1),dvs medierande redskap.
40 Lärandesimulering ellersimuleratlärande?
Fig.3.1 Vy gotskys modell för medierande handling.
Den enklaStimulus - Responsprocessen harersattsav en komplex, medie
radhandling,genom ett hjälpande stimulus, X. (Vygotsky 1978, s.40)
Vygotskypåpekar att det hjälpande stimulus (X)inteskases som en adde randelänkien stimulus- responskedja, det hjälpandestimulus har enspe ciell funktion,omvänd handling.
... it transfers the psychological operation to higher and qualitatively new formsandpermits humans, by the aid of extrinsic stimuli, to con trol theirbehaviour from the outside. (Vygotsky 1978, s. 40)
Medierande redskap kanenligt Vygotskyvara både psykologiska(menta- la/språkliga) ochfysiska. Defysiska redskapenär externtorienterade och depsykologiska internt orienterade, mende skaockså betraktas som delar av enhelhet, medieringen. Till de mentala/språkliga redskapen hör exem pelvis gester, språk, minnesstöd, teckenoch symboler, ochbeslutsfattande system. (Vygotsky 1986)
Psychological tools are internally oriented, transforming the natural humanabilities and skillsintohigher mentalfunctions.(Vygotsky1986, s. xxv)
Säljötolkar innebörden i Vygotsky begrepp”högre mentalaprocesser” som att vi människor omfattar allt mer komplexa och sammansatta tankeformer ochkategorier,som hjälper oss attstruktureravårt eget handlande. ”Vi lär oss strategier föratt lösa problem, att minnasoch liknande.” (Säljö 2000, s. 106). De högre mentala processernautvecklas genom social interaktion,
vilket innebär attde är socialt eller kulturelltmedierade, och därmed bero ende av den kultur och den historiska situationenmänniska lever i1.
Vygotskys uppdelning mellan inre och yttreorienteraderedskapkange associationer om ett dualistiskt, cartesianskt, synsätt på förhållandet mel lan kropp och själ men Vygotsky hävdar egentligen detmotsatta, och att det är just de medierande redskapen somöverbryggarmellandetyttre och det inre i ett dialektiskt förhållande mellansubjektetoch objektet. Idefy siska redskapen, artefaktema2, finns mänskliga kunskaper inbyggda och genom vår förmåga att hanteradessa redskap kan vi också läraossbemäs tra den kunskap somfinns impliciti artefakten. Vi kan sägaattdekulturel la redskapen medierar de kunskaper som finns iutvecklingenav artefakten ochden kulturella mening som människor tillskriver den. Därför används sällan begreppen “psykologiska” och”fysiska” redskap som skiljer mellan interna och externa redskap, utan huvudsakligen användsbegreppen “me dierande redskap”, “kulturella redskap” och “artefakter”. De användsof tast synonymt. Exempel på medierande redskap är: instrument/verktyg, tecken/symboler, procedurer, maskiner, metoder, lagar, formerav arbets organisation.
Mediering
Medieringär ett centralt begrepp iett sociokulturelltperspektiv,där män niskanslärande handlar om förmågan att användaochutvecklamedierande redskap. Medieringen skerikommunikationen mellan människor,därkul turer traderas ochskapas.
1 Därför kallades denna teori av Vygotsky för den kulturhistoriska teorin. I Europa och USA kallas den oftast för sociokulturell eller sociohistorisk teori.
42 Lärandesimuleringellersimuleratlärande?
Begreppet medierar - somkommer från tyskans Vermittlung (förmedla) -antydersåledes att människorinte ståridirekt, omedelbar ochotolkad kontakt med omvärlden. Tvärtomhanterarvi den med hjälp av olika fysiska och intellektuella redskap som utgör integrerade delar av våra sociala praktiker, där människor exempelvisanvänder mikroskop, kas saapparater eller elektriska spänningsprovare,kan viinte analysera dessa apparater i sig ochdärefter studera det”rena” mänskliga tänkandet. Vi måsteseoch förstå hur tänkandeutövas av människor somagerarisoci ala praktiker med hjälp av artefakter. (Säljö 2000, sid. 8)
Wertsch (1998) analyserar mediering och definierar tio egenskaper för medierat handlande, som utgångspunktför analysav mediering. Wertsch menar att det är viktigtatt fokusera på det materiella,påanvändningen av redskap och huranvändningen av dessa utvecklar våra färdigheter, istället för på mentala processer. Det är viktigtatt se upp med sortering av indivi der efter utvecklingsteg, där skickligheten graderas, utan att den kontex-tualiseras. Det undviker man genom att alltid utgå från den medierande handlingen. Det betyder inte att det inte skulle finnas skillnader mellan individer och grupper i skicklighet, utan dessa skillnader ska analyseras utifrån ett sammanhang, iställetför antaganden om individuella attribut tag na ur sitt sammanhang. Genom att hålla medierande handlingar i centrum för uppmärksamheten, så undviker man attse på individen som någonsom har något abstrakt attribut som intelligens, utan fokusär i stället på sam manhangetförhandlingen och förmågan att hantera redskapen.
Ettexempel tas frånarbetet med att konstruera nya flygplan. Förut kräv des ett stort antalingenjörer som gjordeuträkningar med hjälp avräknes- tickorför attkonstruera flygplanet. Nugörs konstruktionsarbetet medhjälp avdatorsimulationeravdatoroperatörer. Operatören, som kan utföra många av detidigare konstruktörernasarbetegenomatt behärska datorsimulering en, skulleförmodligeninte kunna utföra ett arbete baserat på räknesticka. I det här fallet kräver det nya redskapet, datorn, en annan kompetensän som
krävdes av den som behärskade räknestickan. Därför, menar Wertsch (1998), är det inte meningsfullt atttala om individersintelligens, utan det är förmågan att hanteraolikamedierande redskap som avgör individens förmåga.
Lärande sker genom bemästrande och appropriering av
redskap
Att lärande skermedierat genom olika fysiska och kulturella redskapinne bär att redskapengradvis bemästras ifysisk mening, och samtidigt appro-prieras i intellektuell mening. Appropriering kan översättasmedtillägnel- se.Begreppet kommerursprungligenfrån Bakhtin. Säljö (2002) menaratt approprieringsprocessenhandlar om
hur människor bekantar sig med, tränger in i och förmår behärskaolika intellektuella (begrepp,begreppssystem,algortimer)och fysiska färdig heter. (Säljö2000,s. 16)
Säljö definierar också appropriering som en synonym tillVygotskys be greppintemalisering.
Kunskaperoch färdigheter som existerar på det kommunikativa (interp-sykologiska) planet - approprieras av individen (det villsäga existerar på det intrapsykologiska planet).(Säljö 2000, s. 236)
Både Säljö och Wertsch diskuterar begreppet intemalisering. Wertsch me naratt det är olyckligt att använda begreppet intemalisering, eftersom det har alltför många tolkningar.
The construct of internalization also entails a kindof opposition, bet ween external andinternalprocesses, that all tooeasilyleads to the kind ofmind-body dualism that hasplaguedphilosophy andpsychologyfor centuries. (Wertsch1998, s. 48)
Wertsch skiljer mellan bemästrande och appropriering, och skillnaden kan beståiatt individen kan bemästra ett kulturellt redskaputan att appropriera
44 Lärandesimulering ellersimuleratlärande?
det, genom att känna motstånd mot att använda det och kansketillochmed vägra att använda det.
U tvecklingszonen
Ett av demestuppmärksammadebegreppeniVygotskys teori är begreppet utvecklingszon, (zone of proximal development, ZPD).Det är förhållandet mellan det som en individ kan prestera ensam, utan stöd, och vad man kan prestera med hjälp av envuxeneller andra merkapabla kamrater.
It is the distancebetweentheactualdevelopmentallevel as determined byindependentproblemsolvingand the level of potential development as determinedthroughproblem solving underadultguidance or in col laboration withmorecapablepeers/.../The actual developmental level characterizes mental development retrospectively, while the zone of proximal development characterizes mental development prospective ly- (Vygotsky 1978, s. 86)
Poängen med teorin omutvecklingszonen är att den definierar sådana funk tioner som ännu inte är utvecklade hos individe som är i embryostadiet, men som kommer närmast i utvecklingen. Vygotsky menar att genomatt diagnostiseraden aktuella utvecklingsnivån, tydliggörs den närmaste ut vecklingszonen. Därmed kan skolans undervisning anpassas till individen, och lärandet kan främjas om elevenfårhandledning av enmererfarenoch kapabelperson.Handledning kan ske genomimitation:
Using imitation,childrenarecapable of doingmuchmore in collective activity or underguidance of adults. (Vygotsky 1978,s. 88)
Men det finns,enligt Vygotsky, begränsningar ibarnetsmöjligheteratt lära sig genomimitation.Problemsomska lösas måste ligga näradetsom indi videnförmårlösa på egen hand, utan hjälp. Vygotsky menar attvarje skol ämne ska utformas så attdet anpassas till utvecklingsstadierna hos elever na. Det finns inte någon generell lösning som gäller för alla ämnen.
Olika tolkningar av utvecklingszonen
Lindqvist(1999)menar att Vygotskys teori om den närmaste utvecklings zonenhar diskuterats i förhållande till hur lärande gestaltas. Hur sker över gången fråndet yttre till det inre - hur går approprieringentill? Det finns tre tolkningskategorier3, den första utgår från Bruner och handlar om att byggaupp stödstrukturer (scaffolding) så att individen lärsig modeller för hur hon/han ska lösaproblem. Den andrakategorin handlar om förhållan det mellan vetenskapligabegrepp och vardagsbegrepp. Davydov harkriti serat Vygotskys tankarom att utgå från vardagsbegrepp i undervisningen, och att sedan kunna få dessaatt smälta sammanmed devetenskapliga be greppen. Detär, enligt Davydov, olika praktiker, och att utgåfrån vardags-begreppen hindrarelever att förstå vetenskapligt tänkande.Dentredjeka tegorinhandlar om ett vidaresynsätt med ett samhälleligt, eller kollektivis-tiskt synsätt. Hela personen involveras i lärandet, det handlar om attbli samhällsmedborgare. I den här kategorin är utgångspunkten den sociala praktiken, och det är genom attdelta i praktiken som lärande sker, den kollektiva överföringen avregler, normer och identitetens utveckling hos individen betonas. Till den här kategorin hör verksamhetsteori (Engest- röm,Leontiev) ochsitueratlärande (Lave & Wenger).
Situerat lärande och mästarlära
I mästarlära är lärandet situerat ienautentisk yrkespraktik. Mästarlärasom begrepp kommer från traditionen attgå i lära hos en mäster, för attlära färdigheter,kunskaper och värden som ingår i yrket/hantverket. Genom att lyfta fram innebörden av att deltaienpraxisgemenskapbetonasäven bety
46 Lärande simuleringellersimuleratlärande?
delsenav det kollektiva, vilketinnebär utöver att lärasig ren yrkesskicklig het, attsocialiseras inien yrkeskultur.
Lave &Wenger (1991) har genom studier av mästarlära i olika sam manhanglagt fram enteori om”situerat lärande”, som kan belysaläropro cesseriallmänhet.Demenar att den lärande (lärlingen) går från ett perifert, legitimt deltagande till ettalltmer fullständigt deltagande iden praktik som lärlingen deltar i. Genomatt tillatt börjamed göra perifera sysslor, som ändå är nödvändiga för näringen, får lärlingen göraallt mer komplicerade arbetsuppgifter somgeralltstörrekompetens, ochdärmed ettmer fullstän digt deltagande i näringen.
A personsintentionsto leam are engaged andthemeaning of learningis configured through the process of becomingafull participant ina soci oculturalpractice. (Lave& Wenger 1991, s. 29)
Mot den här teorin harhävdats att lärande sällanskeri endast en praxisge menskap, utan imångaolika kontexter ochlärmiljöer. Dessutom ingår prax- isgemenskapema som delaravstörregemenskaper.(Nielsen & Kvale 2000)
Lave (2000)menar att lärande sker bådeinom och mellan praxisgemen skaper.
Lärande kansessom ett ledisubjektets skiftande deltagande i rörelse [kursiv i original] genom många olika slags kontexter i derasdagliga tillvaro. (Lave2000, s 52)
Hon vänder sig också mot att lärande, närdetgäller institutionaliserad un dervisningi skolorna, ses som ”en särskild sorts individuell kortsiktig men tal övning” (Lave 2000s.53). Hennesstudieravolika former avmästarlära har givit henne insikten attall aktivitet och lärande är kontextberoende/ situerat. Det som allmänt,iskolsammanhang, betraktas somdekontextua- liserat lärande är ocksåsituerat.
Hur sker i så fall lärandetmellanolikakontexterinomoch mellan prax isgemenskaper? För att kunna fördjupa insikterna idetkrävs fler studier av
subjekt som rör sig mellan flera praxisformer,ett etnografiskt projekt för lärandeforskningen, enligt Lave (2000).
Mästarlära kanockså användas som metafor för lärande, ochdetfinns inriktningar som handlarom kognitiv mästarlära, därmästaren synliggör strukturer idet som ska läras ochhennes/hans förhållningssätt till yrketblir identifikationen för eleven. Brown, Collins &Duguid (1989) beskriver lär andesom kultiveringini en yrke skultur.
To leam to usetoolsaspractitionersusethem, a student,like an appren tice, must enter that community and it s culture. (Brown, Collins & Duguid 1989, s33)
Demenar att mästarlära kan överföras till skolans arbete genom så kallat kognitivt lärlingsskap och kollaborativtlärande, som de har utvecklat en modell för. Skolan kan lära av mästarlära, menarde, och läraren borde då agera som en yrkesman och explicitgöra hur hon/hangör när delöser reella problem.
Skolans lärmiljöer och lärandepraktiker
I ettsociokulturellt perspektivärlärande situerat ien praktik, vilket inne bär detatt det inte finns några”praktik-neutrala”begrepp och kunskaper. Vad innebär detför skolans lärmiljöer, där lärandet traditionelltuppfattas som dekontextualiseratoch generellt: manlär sig iskolan,för att använda kunskaperna i andra sammanhang?
Carlgren (1999)menar att det blir viktigt ”att skapa miljöer som ger de slags erfarenheter och väcker de frågor på vilka de mer traditionellaskol kunskaperna harett svar på” (a.a. s. 19). Hurdessa skolmiljöer ska se ut är inte oproblematiskt, och att taolika praktiker utanför skolan som modeller för skolans lärmiljöer,kanfå som konsekvens attskolan upplöses till för mån förautentiskapraktiker,ochdärmed är vi tillbaka till lärandei förmo-
48 Lärandesimulering ellersimuleratlärande?
dema samhällen.Därför skulle mankunnase skolan som en slags praktiki likhet med andra slags praktiker utanför skolan, en lärandepraktik.
Ett alternativ är att tänka på skolans praktik i analogi med praktiker utanför. Skolanspraktik skulle dåintebehöva vara en imitation av an drautan något eget - vad som kan kallas”community of learners”. (Carl-gren 1999,s. 22)
Dettaresonemang innebär attflytta fokus från individerna som ska lära till att beskriva ochanalysera praktiken som miljö förlärandet.Deaktiviteter som utförs i praktiken gerpraktiken dess struktur och blir i sintur blir en del av lärandet.
Verksamhetsteori
Verksamhetsteori(ActivityTheory) har sinarötterhosVygotsky. Leontiev och Luria4 vidareutvecklade Vygotskys teori om medieringmellanindivid och objekttill att även omfatta kollektiv mediering, begreppetverksamhet införs. Engeström (1987, 1999) har sedan konceptualiseratverksamhets teorini en modell sombygger på Vygotskys figur för mediering ochLeon tievsverksamhetsteori.5
4 På 1920-talet och tidigt 1930-tal grundade L. S. Vygotsky den kulturhistoriska skolan i psykologi. Leontiev och Luria fortsatte, och utvecklade, hans arbete och bör jade använda begreppet verksamhet (activity).
5 Begreppet “activity theory” (verksamhetsteori) är lite missledande, enligt Kuutti (1996), eftersom den Sovjetiska kulturhistoriska traditionens forskning varken intres serar sig för verksamheter generellt, och verksamhetsteorin är inte en egentlig teori, men begreppet har nu blivit etablerat och allmänt använt.
Verksamhetens struktur
Medieranderedskap
(Instruments)
Fig. 3.2 Enge ströms modell förverksamhetsteori(Engeström 1987)
Modellen illustrerar de komplexa relationerna mellan deolikaelementeni en verksamhet. Den övre delen av triangeln är Vy gotskys ursprungliga figur (se även fig 3.1).Den undre delen avtriangeln beskriverden kollekti va delen av verksamheten. Att endast studera medieringen mellanindivid ochobjekt, räcker inte för att analysera enverksamhet. Enindivid ärinte isolerad utan endelaven gemenskap,som påverkar individens handlingar, som definieras genom att de delarsamma objektiverksamheten.Två nya relationer formasdärmed:subjekt - gemenskapoch gemenskap-objekt. I dessa relationerfinns ien ständigt dynamisk och ömsesidig påverkan mel lan aktörerna genom mediering. Den undre delen av Engeströms modell kan också betraktas somden kollektiva medieringen.
För attförståenverksamhet, måstemanförstå hurkulturellaredskap medierar verksamheten inom denkulturella kontexten i vilken aktiviteten