Teknologi har blitt dagligdags på de aller fleste arenaer i samfunnet – unntatt i skolen.

Klasserommet er kanskje det siste stedet hvor innføring av teknologi og digitale verktøy fortsatt ses på med en viss skepsis.

Den som følger det offentlige ordskiftet, kan fort tro at diskusjonen rundt teknologi i skolen er dominert av to leirer: Optimistene på den ene siden, som mener at teknologien er løsningen på de fleste av skolens utfordringer, og pessimistene på den andre, som er engstelige for at innføring av teknologiske verktøy vil gå på bekostning av tradisjonelle «skoleverdier», som dybdelæring og fordypning.

– I virkeligheten er nok synet mer balansert. Man risikerer riktignok å vende seg bort fra noe når man innfører digitale og teknologiske hjelpemidler og verktøy i skolen. Men samtidig får man tilgang til noe nytt, sier professor Atle Skaftun ved Lesesenteret, Universitetet i Stavanger.

Skaftun leder forskningsprosjektet Respons, som tar utgangspunkt i nettopp spørsmålet om hvordan teknologi kan integreres i undervisningen på en produktiv måte.

– I våre studier av ungdomsskoleklasser hvor hver elev har fått en bærbar PC, ser vi eksempler på hvordan klok bruk av teknologi kan skape engasjement og deltakelse hos elevene på en måte som ikke er like lett å få til i et tradisjonelt klasserom. Vi ser også hvordan spenningen som oppstår når man introduserer ny teknologi i et tradisjonelt analogt klasserom, kan utnyttes på en god måte, sier han.

Tre ungdomsskoler med PC til elevene

I tre år har forskerne fulgt tre ungdomsskoler i en kommune hvor alle elevene får utdelt hver sin bærbare PC.

Forskerne så at bruken av slike digitale ressurser fornyet lærernes undervisningspraksis og påvirket måten de kommuniserte med elevene på. De legger også til grunn at viktige verdier i skolen, som deltakelse, deling og involvering, kan bli styrket når teknologien brukes på en god måte i klasserommet.

I en nylig publisert studie løfter forskerne frem to eksempler på hvilke muligheter teknologien kan gi for elevenes deltakelse.

– PC-en brukes til mange ting og åpner nye rom for informasjonssøk, deling, samarbeid og respons. I enkelte klasserom blir det eksperimentert med nye muligheter som inviterer elevene til å bruke sin egen stemme og engasjere seg i faglige aktiviteter, sier Skaftun.   

• Les også: Slakter digital skolesatsing

Lagde digitale tankekart

Bruken av det elektroniske tankekartet MindMup i KRLE-undervisningen i en åttendeklasse er ett eksempel som viser hvilke muligheter teknologien kan gi i et vanlig norsk klasserom. Temaet var islam, og et mål var at elevene selv skulle komme frem til kategorier de ville organisere læringen i.

– Tankekart gjør kunnskap og forståelse synlig og har den fordelen at læreren kan ta utgangspunkt i elevens forståelse av et tema og legge opp undervisningen deretter. I digitale tankekart kan læreren gi respons direkte i dokumentet, slik at det oppstår et samspill mellom elev og lærer, sier Skaftun.

Elevene laget de første tankekartene sine basert på sin egen forkunnskap om religionen. Lærerne fikk oversikt over hva elevene kunne og hva de syntes spesielt interessert i. Direkte inn i dokumentet oppklarte lærerne misforståelser, stilte spørsmål og ga tilbakemeldinger på hva de syntes elevene burde se nærmere på. Elevene ble så delt inn i grupper basert på hvilke interesser de hadde, og jobbet videre med felles tankekart, som ble delt med klassen.

Elevene ga uttrykk for at de satte pris på å jobbe på denne måten, og forskerne så at flere elever utforsket verktøyet ytterligere i andre sammenhenger senere.

– På denne måten handlet dette samarbeidet mellom elever og lærere ikke bare om å finne ut hvilket nivå man skulle legge undervisningen, og på å komme frem til de riktige svarene. Også elevenes egeninteresse og motivasjon ble koblet på gjennom dialog med læreren, og undervisningen kunne legges opp på en måte hvor hele klassen, sammen med læreren, fikk anledning til å få en forståelse av Islam, sier Skaftun.

– Her ser vi et eksempel på digitale trinn mot en utdanningsfremtid hvor det er større rom for klasseromsamtaler og meningsfull deltakelse hos elevene.

• Les også: Banale problemer hindrer PC-bruk i skolen

Fortløpende tilbakemeldinger

I en annen åttendeklasse, på en annen skole, hadde lærerne forsøkt å få elevene engasjert i dialoger om skriving.

– En åpen dialog betyr at aktiviteten er organisert slik at elevene posisjoneres som mer aktive deltakere. Dialogene finner sted i åpne hendelser som er knyttet til her og nå. Men lærerne opplevde at responsen fra elevene allikevel var preget av typiske mønstre mellom lærer og elev, der læreren har kontrollen, og elevene er lydige og svarer og gjør det de tror læreren forventer. Da går man glipp av mulighetene og engasjementet som ligger i den åpne dialogen, sier Skaftun.

Bruk av Google Docs, et nettbasert tekstprogram, i norskundervisningen skulle imidlertid vise seg å åpne opp for et rom for mer genuin og engasjert dialog mellom lærere og elever. Elevene skulle skrive eventyr i Google Docs på skolen. Lærerne leste tekstene online, men begynte også å kommentere i dem.

– Dette var ikke egentlig planlagt, men viste seg å være et eksempel på en viktig kompetanse hos lærere i en skolehverdag i endring – nemlig evnen til å improvisere, sier Skaftun.

For da lærerne begynte å kommentere i margen til elevenes tekster, oppsto det dialoger mellom dem der. Slik oppsto en kontaktsone mellom elever og lærer i margen på det digitale dokumentet – en mulighet som ikke er til stede når eleven besvarer oppgaver på papir.

Forskerne forteller at læreren kommer tettere på elevenes arbeidsprosess og har muligheten til å komme med fortløpende tilbakemeldinger.

– Dette er et alternativ til den rutinemessige praksisen mange opplever mellom lærer og elev. Det vi så var eksempler på genuine møter. Dette gir et innblikk i hvilke muligheter klok bruk av teknologi kan gi, sier Skaftun.

• Les også: Ny læring med nettbrett på finsk barneskole

Skolen i en overgangsfase

Forskerne skriver at en av lærerne de møtte traff spikeren på hodet da hun, etter en noe kaotisk skoletime preget av datatrøbbel av forskjellig art, lakonisk kommenterte: «Det er en overgang.»

– Begrepet overgang beskriver akkurat den tilstanden skolen er inne i nå. Det er viktig å anerkjenne at store forandringer ikke er gjort på et øyeblikk, sier Skaftun.

–  I 20–30 år har man snakket og skrevet om at teknologien vil forandre skolen. Forventningen ligger der både fra myndigheter og fra samfunnet rundt, men foreløpig har prosessen gått langsomt. Men selv om det fra utsiden av kan se ut som om alt går sin vante gang, er skolen utsatt for et endringspress. Ikke bare i innføringen av teknologi, men det er også snakk om et ideologisk skifte, hvor verdier som erfaring og stabilitet utfordres av reformer og utvikling, sier han.

Forskeren påpeker at teknologien alene ikke er nok til å skape forandring, og at det er mange krefter som er styrende for retningen skolen vil gå.

– Men eksemplene våre viser positive resultater av spenningen som kan oppstå i en slik overgangsfase fra det analoge til det mer digitale. De er tegn på hva som er mulig å få til uten at det krever altfor mye arbeid, gitt at man er villig til å utnytte usikkerheten som kan komme når man innfører digitale verktøy på en produktiv måte – og gitt at man har tid til å jobbe i dybden.

• Les også: Skeptisk til læring fra dataspill

Referanse:

Skaftun, A. m.fl (2017): Glimpses of dialogue: transitional practices in digitalised classrooms. Learning, Media and Technology. DOI: 10.1080/17439884.2017.1369106 (Sammendrag)

Kan dataspill påvirke oss til å gjøre bedre miljømessige valg?  NTNU-forskere jakter på svaret – og på hvilken type spill som kan ha positiv effekt på våre holdninger, vaner og miljøvalg.

Underholdning først

Om dette vil lykkes kommer mest an på spillets utforming og innhold.

– Underholdningsverdien må være stor for at spillene skal fenge. De må ikke oppfattes som grønn propaganda, sier professor Christian A. Klöckner fra Institutt for psykologi ved NTNU.

– Spillene bør heller ikke være som en digital forelesning, sier Kristoffer S. Fjællingsdal, stipendiat ved samme institutt.  – Spill er et eget medium med sine egne forutsetninger. De kan være både mer kompliserte og involverende enn vanlige forelesninger.

Et av de første kommersielle spillene med miljøtema, Fate of the World fra 2011, fikk forholdsvis gode kritikker. I spillet kan du påvirke verdens skjebne på ulike måter – med fokus på for eksempel olje eller klima.

Spillerne kan også velge seg ulike regioner å spille innenfor.

• Les også: Svært få gamere er avhengige

Bro mellom spilldesign og pedagogikk

En del miljøspill lages av folk som ikke kan spilldesign. Og de som kan spilldesign, kan ofte ikke pedagogikk.

Dette dilemmaet opptar Klöckner og Fjællingsdal. De vil derfor bygge en slags faglig bro –  eller en modell – for at spillene kan utformes på en måte som gjør dem både underholdende og lærerike.

Denne modellen, som skal brukes til framtidige studier, kalles ENED-GEM, som står for Environmental Educational Game Enjoyment Model.

Forsker på videregående-elever

Klöckner og Fjællingsdal har opprettet samarbeid med et par Trondheims-skoler, og skal forske på om spill med miljøtema kan ha en effekt på elevenes holdninger og kunnskap om miljøet. Denne studien skal etter planen starte i høst.

– Vi bruker en klasseromspakke med miljøspillet ECO fra Strange Loop Games, som er en virtuell verden med et økosystem hvor balansen må opprettholdes for å oppnå suksess. Spillet gir direkte erfaring med miljøproblematikk i et virtuelt rom: Alt spilleren gjør, påvirker økosystemet. Ofte negativt. Spilleren må også foreslå og stemme over lover om hvordan ressurser og miljøet skal forvaltes for å unngå ødeleggelser, sier Fjællingsdal.

• Les også: Kjønnsroller styrer gutter og jenters spillvaner

Grønn gaming på master

Det er ikke bare digitale spill som opptar forskerne. Også grønne brettspill er interessante. Fjællingsdal har ledet et kurs der temaet er grønn gaming. Her utvikler masterstudenter brettspill med miljø som tema.

Studentene har utviklet spilltitler som «Jakten på Miljetien» og «Den blå planeten».

– Masterstudentene må – i tillegg til å utvikle spillene – også promotere dem sjøl, forteller Fjællingsdal.

• Les også: – La ungane spele

Referanse: 

Kristoffer S. Fjællingsdal og Christian A. Klöckner: A Conceptual Famework Model for Psychological Enjoyment factors and learning mechanisms in Educational Games about the Environment. Frontiers in Psychology. 2017. DOI: 10.3389/fpsyg.2017.01085

– Vi står foran en omfattende utvikling av batteriteknologien, og det kommer til å skje mye spennende i løpet av de kommende årene, sier professor Ola Nilsen.

– Det virkelig store gjennombruddet kommer når vi har lært oss å erstatte dagens fuktige elektrolytt i batterier med et annet, fast stoff.

Nilsen og de andre forskerne ved Kjemisk institutts Batterilaboratorium ved Universitetet i Oslo presenterte i 2016 verdens raskeste katodemateriale, som kan ta opp elektroner 1000 ganger raskere enn katodene som brukes i vanlige batterier.

Katodene er så kjappe at små batterier kan lades opp i løpet av ett og et halvt sekund.

– Tradisjonelle batterier blir jo ikke ladet i det hele tatt i løpet av så kort tid. Men batterier består av mer enn en katode. De trenger også en elektrolytt og en anode og i dag er det elektrolytten som utgjør det svakeste leddet. Derfor fokuserer vi nå forskningen vår på elektrolytten, forteller Nilsen.

• Les også: Slik kan du fly elektrisk om 15 år

Økt levetid kommer først

De kommersielle batteriprodusentene jobber kontinuerlig med å utvikle batteriteknologien, men Nilsen konstaterer at vi som forbrukere vil oppleve mest på lengre levetid og reduserte priser.

– Det er ikke usannsynlig at vi i løpet av noen år kan få batterier som lever tre til fem ganger så lenge som de vi har i dag. Prisen vil også falle merkbart når volumet av batterier øker, men det er mindre å hente på økt kapasitet: Trolig ikke mer enn dobling på sikt. Vi kan også få batterier som lades veldig hurtig, men dette vil ta noe mer tid og krever en redesign av batteriet, sier Nilsen.

• Les også: Tesla bygger verdens største litium-ionbatteri

Nye batterier, nye produkter

Nilsen er forsker og ser både lenger fram og i andre retninger enn de kommersielle produsentene. I dag er det i praksis batteriene som bestemmer størrelsen, og dermed designet, på mange vanlige produkter som smarttelefoner, klokker og treningsarmbånd.

Hvis forskerne ved UiO klarer å utvikle en elektrolytt som består av et fast stoff, med en effektivitet i nærheten av den katoden de presenterte i 2016, åpner det seg en rekke nye dører. Lynraske batterier kan utformes som tynne og bøyelige filmer.

– Hvis vi klarer å redusere batterienes størrelse og ladetid, og/eller gjøre dem bøyelige, kan du få realisert mye mer teknologi. Plutselig kan for eksempel treningsarmbåndet ditt være bare et fleksibelt armbånd uten den harde klumpen det nå er utstyrt med, forteller Nilsen.

Dessuten kan små og fleksible batterier bli en del av smarte merkelapper til for eksempel holdbarhetsmerking av medisin eller også matvarer. Et av de mest spennende produktene som nylig ble brukerfinansiert via crowdfunding, var et lite smartkort som simulerer alle kredittkortene dine, forteller Nilsen.

– Det nye kortet har en liten skjerm og små taster som gjør at du kan velge hvilket kredittkort du vil bruke ved å endre informasjonen som kan hentes fra magnetstripen og chipen. Hvis dette kortet får et batteri som kan lades i løpet av halvannet sekund, kan det i praksis bli ladet mens du bruker det i for eksempel minibanken. Vi liker tanken på produkter som lades mens de er i bruk, uten at du trenger å tenke på det, sier han.

Skogen full av sensorer

Når de nye batteriene er ferdig utviklet, ser Nilsen for seg et samfunn hvor små og billige sensorer overvåker en rekke viktige funksjoner.

– Tenk deg en skog, og på hvert tre sitter en liten sensor med et bitte lite batteri som høster energi ved at treet svaier frem og tilbake. Sensoren overvåker temperaturen i skogen og sier fra hvis den blir for varm; da går det signal til en basestasjon som igjen varsler brannvesenet. På den måten kan skogbranner oppdages nesten før de har begynt, foreslår Nilsen – og tenker blant annet på den voldsomme skogbrannen som herjet utenfor Los Angeles i begynnelsen av september.

– Det er kanskje mer nærliggende å plassere sensorer i alle rommene i en bygning. Ikke for å overvåke dem som jobber der, men for å passe på at inneklimaet er optimalt. Disse sensorene koster nesten ingenting i fremtiden, og de kan måle både temperatur, CO₂-innhold, røyk og eventuelt skadelige gasser. Dette vil kunne gi bedre arbeidsmiljø, økt sikkerhet og bedre energistyring, tilføyer han.

• Les også: Vil styre strømforbruket vårt via internett

Superraske, men små batterier

Professor Nilsen tilføyer at UiO-forskernes superraske katode foreløpig bare kan brukes til små batterier.

– Hvis vi skulle oppskalere katodeteknologien til et batteri som veier for eksempel én kilo, ville vi trenge en strømstyrke på cirka 450 000 ampere for å lade det opp i løpet av halvannet sekund. Et gjennomsnittlig lynnedslag har visstnok en strømstyrke på cirka 10 000 ampere, så det sier seg selv at ledninger og alt mulig annet i batteriet ville smelte av noe sånt. Man må nok fremdeles ha litt tålmodighet ved lading av bilbatterier i fremtiden, forteller han.

– Men hvis vi kan bruke teknologien i et lite batteri som brukes for eksempel i en kredittkortsimulator, har vi altså et system som blir ladet mens du bruker kortet. Og veien derfra til en mobiltelefon er ikke veldig lang. Det bør være fullt mulig å lade smarttelefonen din i løpet av 30 sekunder mens den ligger på en ladeflate, tilføyer han.

Telefonen kan starte bilen

– Og hvis bilbatteriet ditt er flatt, kan du en gang i fremtiden bruke batteriet i smarttelefonen til å starte bilen. Da har du kanskje ikke nok strøm igjen til å ringe etterpå, men når bilen er startet, kan du jo lade telefonen derfra. Poenget er at de vanlige bilbatteriene er konstruert for å gi fra seg toppen ti prosent av energien de har lagret, mens de nye batteriene kan tømme seg helt i løpet av et par sekunder, forteller han.

Professoren presiserer at superkatoden som han utviklet i samarbeid med Knut Bjarne Gandrud har sine begrensninger, og veien frem til produkt er lang.

Men det begynner nesten å lyse i øynene hans når han legger ut om det å oppdage uvanlig høy ledningsevne for hittil ukjente amorfe og tynne materialer. Det er klart spennende å kunne bruke forskningen som en krystallkule til spå elektronikken som kommer.

• Les også: Superlette bilbatterier nærmere virkelighet

Fem artikler i tidsskriftet Science kartlegger sentrale mekanismer bak klimaendringene på både global, regional og lokal skala.

De fem vitenskapelige studiene er basert på CO₂-målinger fra Nasas satellitt Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) som siden 2014 har sust rundt jordkloden og samlet inn enorme mengder data.

Det gir nå forskere en unik innsikt i klodens klima.

Forskere kan nemlig se hva som skjer med jordens CO₂-utslipp – i detalj. Det gjelder for eksempel opptak under og etter El Niño og hvordan årstider påvirker CO₂-opptakene til planter i ulike regioner.

– Data fra OCO-2 har den oppløsningen, presisjonen og dekningsgraden som er nødvendig for å svare på de fundamentale spørsmålene om det samlede CO₂-regnskapet, forteller Annmarie Eldering, som er forskningsleder i Nasa, i en e-post til videnskab.dk.

Eldering har skrevet en oppsummeringsartikkel om data fra OCO-2.

100 000 datapunkter om dagen

OCO-2 bestemmer atmosfærens CO₂-innhold ved å måle på hvor mye sollys atmosfæren tar opp.

Når solstrålene treffer jordens overflate, blir de reflektert tilbake ut i rommet.

Ved å måle hvor mye av en helt bestemt bølgelengde som blir reflektert tilbake, kan OCO-2 beregne mengden CO₂ i atmosfæren over et bestemt område.

Det gjør satellitten 24 ganger i sekundet, og hver måling gir et overblikk over et område som er 2,3 kilometer langt og mellom 0,08 og 1,3 kilometer bredt.

I alt gir satellitten forskerne 100 000 datapunkter om dagen og mer enn 2 millioner datapunkter i måneden.

– Det er et mer detaljert bilde av mengden av CO₂ i atmosfæren enn vi noen gang har hatt før, og OCO-2 vil fortsette å gi oss verdifull kunnskap i mange år framover, mener Eldering.

Kan måle om København oppnår mål for CO₂-utslipp

Målestasjoner på bakken gir mer data fra samme sted, mens styrken til satellitten er å dekke et stort område.

Det forteller Kim Pilegaard, som er professor ved DTU Miljø ved Danmark Tekniske Universitet.

– Jeg er sikker på at det blir et ekstremt viktig verktøy, sier Pilegaard, som ikke har noe med de nye studiene å gjøre, men selv forsker på CO₂-utslipp og -opptak.

Han forteller at slike satellitter trolig vil kunne kontrollere om enkeltland og byer overholder sine utslippsmål.

– København vil være CO₂-nøytral, og det kan vi nå kontrollere, sier Pilegaard.

Pilegaard forteller også at teknikken nå utvikles videre for å utvide dekningsgraden. Fremtidige satellitter kan gi oss enda flere datapunkter.

Referanse:

A. Eldering mfl: «The Orbiting Carbon Observatory-2 early science investigations of regional carbon dioxide fluxes», Science (2017), doi: 10.1126/science.aam5745 Sammendrag

Y. Sun mfl: OCO-2 advances photosynthesis observation from space via solar-induced chlorophyll fluorescence, Science (2017), doi: 10.1126/science.aam5747 Sammendrag

A. Chatterjee mfl: Influence of El Niño on atmospheric CO₂ over the tropical Pacific Ocean: Findings from Nasas OCO-2 mission, Science (2017), doi: 10.1126/science.aam5776 Sammendrag

J. Liu mfl: Contrasting carbon cycle responses of the tropical continents to the 2015–2016 El Niño, Science (2017), doi: 10.1126/science.aam5690 Sammendrag

F.M. Schwandner mfl: Spaceborne detection of localized carbon dioxide sources, Science (2017), doi: 10.1126/science.aam5782 Sammendrag

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.