Basisøvinger

Bakgrunn/historikk.

Min undervisning avviker en del fra normen ved NTNU. Den er basert på hva jeg selv husker fra min tid som student, og utfra erfaring om hvilken undervisningsform jeg føler fungerer best for meg. "Følelsen" baserer seg også på svært mange spørreundersøkelser blant studentene, jeg anslår at evalueringsskjemaene totalt sett har hatt et sted mellom 50.000 og 100.000 avkrysninger eller svar.

Det første faget hvor jeg brukte denne metoden var et tredjeklassefag. Skal man prøve noe nytt med så voksne studenter må man ta dem med på råd. Hver gang jeg endret noe på opplegget la jeg det fram for klassen for å få deres mening, og første året lot jeg studentene evaluere fagopplegget hele tre ganger med fyldige spørreskjema. Etter mange år med hyppig evaluering føler jeg meg trygg på at jeg har funnet en fungerende undervisningsform. Resultatene på eksamen tyder på det samme.

Etter 13 år i fire ulike kjemifag vet jeg at metoden vesentlig øker andelen som består faget, og det bringer mange studenter opp til meget gode karakterer. I korthet skal studentene lærer seg prinsippene ved å arbeide med oppgaver før prinsippene blir forelest, dog under veiledning fra faglærere og assistenter og i samarbeid med medstudenter.

Resultatene ved eksamen har vært meget gode, til dels overveldende, for kjemistudenter. I 1997 ble metoden brukt for det kjemifaget som kanskje hadde de minst motiverte studentene og de svakeste eksamenkarakterene av alle: Kjemi for bygg-studentene. Resultatet her er mindre overveldende, men viser likevel helt tydelig at metoden også klarte denne utfordringen. Våren 1999 underviste en vikar ett av mine fag etter denne metoden, med like gode resultater.

Jeg tør påstå at dette er ett av de mer vellykkede pedagogiske eksperimentet utført for store kjemifag innen sivilingeniørstudiet ved NTH/NTNU. Metoden kan være en del av løsningen på den store utfordringen sivilingeniørstudiet står overfor med stadig svakere studentkull ved mange av fakultetene.

Prinsipp.

Metodens hovedprinsipp er at studentene skal lære gjennom å gjøre oppgaver før emnet blir forelest. Studentene skal også være i aktivitet så mye som mulig, og de skal i størst mulig grad hjelpe hverandre i læreprosessen. Det er lagt vekt på at metoden skal være tolerabel innenfor studentkulturen ved teknologistudiene. Metoden har elementer fra problembasert læring og samarbeidslæring, men er utviklet til et selvstendig konsept over lengre tid.

Basisøvingen er det sentrale elementet i metoden. Her får studentene utlevert øvingene i begynnelsen av timen - aldri før - og de blir heller ikke bedt om å forberede seg på emnet før timen.

De første oppgavene i øvingen skal være så enkle at de fleste studentene skal ha muligheter til å løse dem. Hjelp kan de få fra sine medstudenter, eller fra faglærer eller studentassistenter (1 per 40-50 studenter). Når det er påkrevet blir oppgavene gjennomgått av meg i plenum, jeg kan gi bakgrunnstoff for kommende oppgaver, jeg kan gi tilleggsinformasjon som levendegjør faget, eller jeg oppklarer misforståelser. Typisk 20-40% av tiden brukes til dette, jeg prøver å optimalisere tiden studentene jobber med oppgavene. Øvingene innleveres på slutten av timen (evt. neste dag) for registrering (obligatorisk med 50% innlevering), for korreksjon, og for at jeg skal få tilbakemelding om hvilke problemer studentene har.

Problemet er selvfølgelig å få studentene til å ta aktivt del i arbeidet, og ikke bare sette seg ned og vente på løsningen. Dette løser seg normalt hvis man har litt is i magen, men av og til er det behov for å komme med en pekefinger. Stort sett oppdager man at de fleste av studentene - særlig 1. klassinger - etter et par øvinger raskt kommer i gang. Avgjørende for suksessen er at oppgavene ikke er for vanskelig, særlig ikke de første oppgavene på her øving.

På denne siden er gitt et eksempel på en basisøving i byggstudentenes kjemifag, med beskrivelse av hvordan den aktuelle dobbelttimen fungerer.

Pedagogiske muligheter ved metoden.

Sammenlignet med vanlig undervisning har jeg erfart følgende forskjeller når det gjelder hva man kan forvente av studentenes læring:

- Man kan lettere basere undervisningen på de grunnleggende, logiske prinsippene. Eks. For syre-base-likevekter løser studentene oppgavene utfra en enkelt likning (syrekonstanten), i stedet for å lære seg mange ulike metoder.

- Man kan lettere bygge videre på prinsipper som er undervist tidligere i faget, de grunnleggende prinsippene sitter mye bedre og kan lett hentes fram. Eks. kan jeg kombinere elektrokjemi med komplekslikevekter i diskusjon av passivitet av metaller.

- Man kan øke ambisjonsnivået, spesielt i komplekse og teoretiske problemstillinger. Mens tilsvarende fag tidligere knapt gikk ut over enkel MO-teori for diatomiske molekyler og ligandfeltteori for oktaedriske komplekser, så kunne jeg i fag 50530 (og 50526) la studentene arbeide med MO-teori for kompleksene, Jahn-Teller-effekt og pi-akseptorligander.

- Jeg har kunnet legge mye mer vekt på forståelse av den grunnleggende kjemiske tankegang, også i komplekse dagligdagse situasjoner. Tidligere ble det gjerne lagt vekt på mer rent logisk/matematiske problemstillinger, som ikke uten videre tester kunnskapen i kjemi. Jeg stiller nå spørsmål om pH sin effekt på korrosjon av armeringsjern, og ikke om før/etter-problemer som leder til 3-gradslikninger innen kjemisk likevekt.

Ved presentasjon av stoffkjemi - normalt et smertensbarn for kjemiforelesere - har en variant av metoden vist seg å fungere meget godt: I begynnelsen av timen deles ut et skjema med 15-30 spørsmål som studentene skal antyde svar på. Deretter blir stoffer forelest som gjennomgåelse av spørsmålene. Dette gir også en problembasert forelesning som både øker interessen og forståelsen - og som faktisk gjør forberedelsene lettere for faglærer.

Organisering i ulike fag

Fordi fagene metoden har vært brukt har hatt ulikt omfang og nivå, har metoden vært utført på noe forskjellige måter. Her beskrives kort metoden med eksempel for fagene 50530, 50526 og SIK0501.

50530 hadde 11 bt, hvorav 6 bt omfattet uorganisk kjemi og 5 bt materiallære. Faget ble gitt for 3. kjemi, de to delene var slått sammen til ett fag kun for å redusere antall eksamensdager. Uorganisk-delen hadde 2F + 2Ø, og var organiset som to dager med F+Ø, dvs. basisøvinger.

50526 hadde 10 bt (senere 9 bt), med timeplanfestet 4F + 2Ø (3F +3Ø). Uorganisk kjemi for første årskurs kjemi. Uken var organisert på følgende måte:

Dag 1 og 2: 2x (F+Ø): Basisøvinger.

Dag 3: 2F: Ordinære forelesninger.

SIK0501 (samt SIK0503, SIK3003 og SIK3005) hadde 12 bt, med timeplanfestet 4F + 4Ø. Kjemi for studenter ved byggfakultetet. (SIK0503/SIK3005 er et tilsvarende fag for bl.a. maskin.) For hver uke ble det lagt en plan med ett gjennomgående intellektuelt konsept, f. eks. likevekter, termokjemi, elektrokjemi etc. De fire dobbelttimene ble så brukt på følgende måte:

Dag 1 og 2: 2x (F+Ø): Basisøvinger.

Dag 3: 2F: Ordinær forelesning

Dag 4: 2Ø: Ordinær øving.

50% av de ordinære forelesningene var oppsummering av prinsippet for det som var gjennomgått i basisøvingene, 50% var "populære" forelesninger gitt av faglærere ved byggfakultetet, og omhandlet anvendelser av de kjemiske prinsippene slik de brukes i senere bygg-fag.

Eksamensresultater

50530. Fordi dette var en del av et større, fag finnes ingen offisiell karakterstatistikk for fagdelen. Egne data viser en gjennomsnittskarakter på fagdelen på 2.43 (inkl. 6.0-ere) over hele perioden 1986-1991, med bare små variasjoner. 1 av 5 fikk 1.0/1.5, 5 av 6 fikk 3.0 eller bedre, og bare 5% strøk. De andre store kjemi grunnfag hadde i samme periode gjennomsnittskarakterer mellom 2.6-3.0 (ekskl. 6.0-ere). Se tabell.

50526. Gjennomsnitt for perioden 1991-1997 var 2.40, med 1.95 og 2.71 som ytterpunkt. 1 av 4 fikk 1.0 eller 1.5, halvparten fikk 2.0 eller bedre, mens bare 4% strøk. Første året var det 17 på 1.0 og ingen stryk. Dette ledet til at jeg ba tre faglærere vurdere vanskeligheten av oppgavesettet. To av dem mente at oppgavene heller var i vanskeligste laget, mens den tredje mente de hadde et greitt ambisjonsnivå, men de var kanskje litt vel teoretiske. Etter dette ble ambisjonsnivået for faget øket ytterligere, blant annet med større vekt på detaljkunnskap og løsning av nye problemstillinger, noe som gav noe lavere karakterer. Men fremdeles lå karakterene godt over det som ble oppnådd i sammenlignbare fag.

SIK0501. Dette faget var en meget stor utfordring fordi det foregående faget 50508 hadde hatt lite motiverte studenter som dels fikk meget dårlige karakterer. Siste år (1996) hadde 50508 en snittkarakter på 3,8, første år med SIK0501 (1997) gav et gjennomsnitt på 3.2. Strykprosenten sank fra 31 til 15%. Dette til tross for at oppmøtet til eksamen økte fra ca 90% til 100%, og på tross av at studiet ble åpnet i 1997. I 1998 sank resultatene noe, antakelig på grunn av enda svakere kull (karakteren for de som bestod var bedre enn i 1997).

Oppmøte i timene

I kjemikerfagene var det normalt ca. 90% oppmøte på basisøvingene, noe lavere ved forelesningene. (Ett år var det vesentlig lavere for fag 50530 da fagets timer var 8-10 hver mandag og fredag og det i tillegg var UKE-semester...) Det var generelt noe høyere oppmøte i 50526 enn i 50530.

I SIK0501, og SIK0503, SIK3003 og SIK3005 har det vært typisk 85% oppmøte på basisøvingene, anslagsvis 75% på forelesningene - variasjonene har vært absolutt størst for forelesningene. Selv om det totalt er ca. 35 øvinger som skal innleveres i løpet av ett semester, så er det opptil 5% som leverer absolutt alle øvingene. Ca. 50% av studentene leverer minst 80% av alle øvingene. (Oppmøtetallene har vært usikre, for med fritt opptak har det vært betydelig frafall fra studiet i løpet av semesteret. Jeg har korrigert for dette i disse fagene.)

Studentenes evaluering

Desverre har jeg ikke systematisk samlet på resultatene av de tidlige evalueringene, derfor er disse resultatene sporadiske for de første årene.

50530:

Her finnes bare en offentlig evaluering som i tillegg er nesten verdiløs fordi den viser samlet vurdering basert på to helt ulike fagdeler. Evaluering av "hovedforeleser" er dog meget positiv. Bare en av de mange private evalueringer er tatt var på, fra november 1990. Her er resultatene svært oppløftende, både når det gjelder min prestasjon og når det gjelder andre forhold ved faget. Andre evalueringer viste at et stort flertall av studentene (2/3 til 3/4) mente metoden fungerte bedre enn vanlig undervisning, men typisk 5% kunne være meget negative.

De årene dette faget ble gitt var søkningen til studieretninger ved det instituttet jeg representerte ca. dobbelt så høy som ellers. Det er vanskelig å forklare dette på annen måte enn at undervinsingsmetnoden var interesseskapende.

50526:

Her finnes offentlig evalueringen for de tre første årene, og den viser meget godt oppmøte i timene, og eller en meget positivt vurdering av undervisningen (fordi spørsmålene er lagt opp for ordinær undervisning, så er det ikke noen eksplisitt vurdering av metoden).

Private evalueringer viser meget oppløftende vurderinger av min undervisning. (Jeg har funnet en svaropptelling på spørsmål direkte om metoden. Jeg ikke vet hvilket år dette var og jeg har ikke de aktuelle spørsmålene, derfor har jeg ikke tatt med disse her. Men svarfordelingen viste klart at metoden fungerte.)

50508 vs. SIK0501:

Evalueringene i disse fagene viser jevnt over langt dårligere vurderinger av min innsats enn i kjemifagene - noe som gjenspeiler svakere og mindre interesserte studenter. For noen av spørsmålene er det likevel en stor forandring fra 50508 til SIK0501, spesielt hvorvidt undervisningen har stimulert til å arbeide videre med faget og hvorvidt de lærte mye av øvingene.

Fagplanene og undervisningsformen var viktige elementer for å få fakultetene for bygg og maskin til å velge fortsatt kjemifag etter omleggingen til 12 bt-fag i 1997. Studentrepresentantene i en planleggingsgruppe uttalte seg meget positivt både til undervisningsmetoden og til de øvrige endringene da disse ble presentert før faget ble vedtatt.

Konklusjon

Basert på erfaringene med den nye undervisningsmetoden vil jeg påstå at dette er et meget vellykkede pedagogisk eksperiment innen alternativ undervisning ved kjemistudiet ved NTH/NTNU. Metoden har gitt meget gode resultater for studentene, og gjort undervisningen langt mer lystbetont for meg som faglærer. Jeg er overbevist om at metoden kan være en effektiv måte å møte utfordringene i forbindelse med stadig svakere studentkull ved kjemistudiet - og forsåvidt ellers. Kanskje særlig vil metoden virke til å øke studentenes trivsel og følelse av mestring, noe som på sikt vil kunne øke studiets evne til å konkurrere om å tiltrekke seg gode studenter.

Metoden har vist seg å være særlig effektiv ved innlæring av grunnleggende logiske begreper og enkle sammenhenger. Eks. Likevektslære, gasslover og grunnleggende termokjemi. Den fungerer også meget godt når man bygger videre på de grunnleggende prinsippene, f. eks. i mer avansert bindingslære. Metoden er tyngre å bruke i mer teknologiske oppgaver hvor man må tenke praktisk, men med litt is i magen fungerer den bra i slike sammenhenger også. Kun i rent beskrivende emner, f. eks. om radioaktivitet eller stoffkjemi i uorganisk kjemi, har jeg funnet det riktig å velge en mer klassisk undervisningsform.