Kandidat - Naturfags-, matematik- og teknologiundervisning i grundskolen - Københavns Universitet

• Professionsbachelor som lærer med linjefag inden for mindst ét fag inden for den naturvidenskabelige fagrække eller tilsvarende og bachelorprojekt eller tilsvarende i tilknytning hertil.


• Ansøgere med en bachelorgrad i et af de naturvidenskabelige fag kemi, biologi, fysik, matematik eller geografi.


• Fakultetet kan desuden optage ansøgere, som efter en individuel faglig vurdering har uddannelsesmæssige forudsætninger, der kan sidestilles med ovenstående.

Ingen bacheloruddannelse har retskrav til denne kandidatuddannelse.

I den nationale naturvidenskabsstrategi satte den daværende regering målsætning om at (1) ”flere børn og unge skal interessere sig for naturfag i folkeskolen samt vælge naturvidenskabelige gymnasiefag og erhvervsfaglige STEM-uddannelser, og (2) flere børn og unge skal være meget dygtige i naturvidenskabelige fag og erhvervsfaglige STEM-uddannelser” og videreuddannelse af lærerkræfterne blev set som et helt centralt middel til at opnå disse mål: ”Regeringen ønsker at styrke læreruddannedes mulighed for at læse en kandidatuddannelse, der tager udgangspunkt i den nyeste forskning inden for naturvidenskab samt naturfagenes didaktik og med forbindelse til naturfagsundervisningens praksis”.(https://ufm.dk/forskning-og-innovation/tilskud-til-forskning-og-innovation/opslag/2018/filer/national-naturvidenskabsstrategi.pdf)

I forlængelse af dette udbød Uddannelses og Forskningsministeriet den 29. juni 2018 opgaven om at udvikle og starte en kandidatuddannelse målrettet naturfagslærer i grundskolen. (https://ufm.dk/forskning-og-innovation/tilskud-til-forskning-og-innovation/opslag/2018/sog-midler-til-forundersogelse-udvikling-og-opstart-af-en-kandidatuddannelse-malrettet-naturfagslaerer-i-folkeskolen)

Det foreliggende udspil er resultatet af et bredt geografisk dækkende samarbejde på tværs af fem universiteter (KU, AU, AAU, RUC & SDU), Danske Professionshøjskoler og herunder de seks professionshøjskoler (VIA, UC SYD, UC NORD, PH ABSALON, KP), der i november 2018 fik bevilliget midler fra UFM til at foretage en behovsanalyse samt udvikle og starte denne kandidatuddannelse. (https://www.uvm.dk/aktuelt/nyheder/uvm/2018/nov/181130-nyt-skridt-paa-vej-mod-en-ny-kandidatuddannelse-til-naturfags--og-matematiklaerere)

Kandidatuddannelsen giver læreruddannede, der har linjefag (eller tilsvarende) i mindst ét fag inden for grundskolens naturvidenskabelige fagrække og bachelorprojekt i tilknytning hertil, en forskningsbaseret tilgang til naturfagsundervisning i grundskolen. Den studerende opnår kompetencer til at anvende den nyeste fagdidaktiske forskning til at sætte den nyeste naturvidenskab i spil i kompetenceorienteret undervisning i grundskolen.

Kandidater fra uddannelsen kan:

• varetage forsøgs- og udviklingsarbejder på skoler (fx som lokal naturfaglig ressourceperson og forandringsagent); 


• arbejde i forvaltninger (fx som kommunal naturfagskoordinator), 


• arbejde i vidensmiljøer/-centre


• arbejde i andre virksomheder, der arbejder med videnskabsformidling og børn og unges naturvidenskabelige dannelse (fx i forlag, naturfagscentre, museer og science centre). 


• undervise på professionshøjskoler 


• påbegynde en forskningskarriere i naturfags-/matematikdidaktik.

Uddannelsen sigter på at kvalificere den studerende til at tilrette fællesfaglig undervisning i den naturvidenskabelige fagrække. Således har uddannelsen et fællesfagligt fokus på naturfagsundervisningen i grundskolen. Uanset linjefagsbaggrund vil den studerende derfor arbejde med at udvikle undervisning til grundskolen der integrerer moderne forskningspraksis og -resultater fra de empirisk-eksperimentelle, de matematisk-modellerende såvel som de teknologisk-innovative videnskaber (uddannelsen giver dog ikke umiddelbart kandidater undervisningskompetence i andre fag end de fag kandidaten havde undervisningskompetence fra sin tidligere uddannelse). Uddannelsen er forskningsbaseret, udviklet i samarbejde mellem universiteter og professionshøjskoler. Undervisning og vejledning varetages af aktive forskere fra universiteter og professionshøjskoler (både fagdidaktiske forskere og naturvidenskabelige forskere).

Uddannelsen vil tillige kunne løfte de studerendes evner til at tilrettelægge undervisning i forhold til den nye faglighed teknologiforståelse. Teknologiforståelse etableres i disse år i grundskolen som en ny faglighed der både sigter på at fremme elevers kundskaber i forhold til anvendelse af teknologi samt deres teknologi-relaterede almendannelse. Der vil i de kommende år være et massivt behov for kompetenceløft af lærerkræfter i grundskolen på dette område. Der tænkes konkret teknologi (både -anvendelse og -dannelse) ind i alle fagelementer i denne kandidatuddannelse, og der fokuseres eksplicit på teknologi i fagelementer ’De teknologisk-innovatione videnskaber’. Dermed kan uddannelsen være ét forum for det nødvendige nationale kompetenceløft.

Uddannelsens kompetenceprofil
(Se også tabel-oversigt over mål i kompetenceprofilen i ’Dokumentation af efterspørgsel på uddannelsesprofil’, s. 18-20)

Viden
Kandidaten tilegner sig:

• Viden om STEM-didaktiske og læringsteoretiske grundbegreber 


• Viden om STEM-didaktiske teoridannelser


• Viden om STEM-didaktiske forskningsmetoder 


• Viden om STEM-undervisningsfagenes rolle i samfundet;


• Viden om og forståelse af didaktiske forskningsmetoder samt tilgange til evaluering af udvikling i praksis


• Viden om forskningsgenstande for forskningsfronten på STEM-området


• Viden om hvordan forskningen på STEM-området arbejder empirisk-eksperimentelt


• Viden om STEM-didaktiske modeller og begreber for empirisk-eksperimentelt arbejde i undervisningen


• Viden om STEM-didaktiske tilgange til at inddrage autentiske STEM-holdige problemstillinger i undervisningen


• Viden om hvordan matematisk modellering i forskningsfronten anvendes til at beskrive, analysere og forudsige STEM-fænomener


• Viden om hvordan matematisk modellering kan indgå i undervisningsmæssig sammenhæng, 


• Forståelse af styrker og svagheder ved forskellige typer af matematiske modeller for STEM-fænomener 


• Forståelse for didaktiske styrker og svagheder ved matematisk modellering.


• Viden om STEM-faglig frontforskning inden for teknologi- og ingeniørområdet for eksempel teknologidannelse inden for energi, miljø, robotter, kommunikation, biotek, rumfart, byggeri og infrastruktur; 


• Viden om forskellige tilgange til problembaseret læring med udgangspunkt i teknologiske problemstillinger, der indgår i en samfundsmæssig kontekst


• Forståelse for innovationsmodeller og hvordan disse anvendes i autentiske STEM-holdige problemstillinger inden for teknologi- og ingeniørområdet  


• Viden i at anvende udvalgte praksisformer og måder at skabe viden på den studerendes egen undervisning  


• Forståelse for og identificering af samspillet mellem teknologisk fagfaglige problemstillinger og anvendelse af relevante fagdidaktiske metoder i undervisningen inden for de teknologisk-innovative STEM-videnskaber  


• Viden om en udvalgt forskningsmetodes muligheder og begrænsninger i forhold til det STEM-didaktiske problemfelt.


• Viden om et selvstændigt udvalgt og afgrænset problemfelt inden for det STEM-didaktiske problemfelt


• Indsigt i relevante metoder samt baggrunden for disse

Færdigheder
Kandidaten tilegner sig:

• Færdigheden i at analysere og vurdere undervisningspraksis inden for ét eller flere af deres egne fag med brug af fagdidaktiske begreber og teorier.


• Færdigheden i at analysere det gensidige forhold mellem deres egne undervisningsfag, de bagvedliggende videnskabsfag og samfundet


• Færdigheden i at formidle egne evalueringer af undervisningsforløb til medstuderende og praktikere 


• Færdigheden i at analysere, vurdere og formidle udvalgte STEM-didaktiske undersøgelser og udviklingsarbejder


• Færdigheden i at lave en begrundet udvælgelse af en autentisk STEM-holdig samfundsmæssig problemstilling; 


• Færdigheden i at designe og udføre et specifikt undervisningsforløb, der retter sig mod at udvikle elevers undersøgelses-, kommunikations- og perspektiveringskompetencerne;


• Færdigheden i at udføre aktiv matematisk modelbygning i en given STEM sammenhæng (modelleringskompetence)


• Færdigheden i at kunnen i at vurdere grundlaget for og egenskaberne ved foreliggende matematiske modeller og kunne bedømme deres rækkevidde og holdbarhed, 


• Færdigheden i at tilrettelægge, implementere og evaluere STEM undervisningsforløb centreret omkring matematisk modellering


• Færdigheden i at kunne vurdere det didaktiske grundlag for og de didaktiske egenskaber ved matematisk modellering i STEM-undervisning


• Færdigheden i at anvende didaktiske teorier, metoder, og redskaber til at identificere STEM-holdige problemstillinger, som kan danne grundlag for matematisk modellering og formidle disse til og diskutere med både fagfæller og ikke-specialister


• Færdigheden i at omdanne STEM-faglig frontforskning inden for teknologi- og ingeniørområdet til en undervisningssituation


• Færdigheden i at udvælge og vurdere relevante teorier, metoder og modeller til løsning af den valgte indholdsdidaktiske problemstilling.


• Færdigheden i at anvende praksisformerne engineering og innovation i den studerendes egen undervisning 


• Færdigheden i at vælge en forskningsmetode i forhold til en selvvalgt STEM-didaktisk problemstilling.


• Færdigheden i at identificere, formulere, afgrænse, undersøge, analysere, diskutere og konkludere på en selvstændigt valgt problemstilling inden for det STEM-didaktiske problemfelt


• Færdigheden i at formidle og diskutere en valgt problemstilling i specialet og analysen heraf på forståelig vis 


• Færdighed i kritisk at vurdere og diskutere undersøgelsens kvalitet og implikationer


• Færdigheden i kritisk at vurdere og diskutere forskellige teoretiske og metodiske tilganges værdi og relevans

Kompetencer
Kandidaten tilegner sig:

• Kompetencen til selvstændigt at udvikle et undervisningsforløb, der eksemplificerer en bestemt fagdidaktisk tilgang inden for ét eller flere af deres egne fag.


• Kompetencen til at tematisere en selvvalgt fagdidaktisk problematik i den praktiske undervisningssituation


• Kompetencen til at begrunde, diskutere og vurdere design af STEM-didaktisk forskning og udviklingsarbejde.


• Kompetencen til at tematisere en STEM-holdig samfundsmæssig problemstilling ud fra en empirisk-eksperimentel tilgang inden for STEM-området.


• Kompetencen til at undersøge et område inden for ét eller flere af deres egne fag (undersøgelseskompetence)


• Kompetencen til at perspektivere et område inden for ét eller flere af deres egne fag (perspektiveringskompetence)


• Kompetencen til at formidle et område inden for ét eller flere af deres egne fag (formidlingskompetence)


• Kompetencen til at kunne analysere undersøgelses-, kommunikations- og perspektiveringsdimensionerne i grundskolens kompetenceområde i et fagdidaktisk perspektiv 


• at udvikle et undervisningsforløb der gør undersøgelses-, kommunikations- og perspektiveringskompetencerne operationelle i forhold til undervisningen og evalueringen af elevers kompetenceudvikling.


• Kompetencen til at arbejde med modeller inden for ét eller flere af deres egne fag (modelleringskompetence)


• Kompetencen til selvstændigt til at fordybe sig i en autentisk STEM-holdig problemstilling ved hjælp af matematisk modellering og belyse dette med udgangspunkt i egne undervisningsfag,


• Kompetencen til at kunne designe og udføre et specifikt undervisningsforløb der retter sig mod at udvikle elevers modellerings-, perspektiverings- og kommunikationskompetence


• Kompetencen til at analysere og forholde sig kritisk undersøgende til egen og andres anvendelse af matematiske modeller.


• STEM-relateret engineering- og innovationskompetence samt kompetence til at kunne anvende disse kompetencer på autentiske STEM-holdige problemstillinger.


• Kompetencer i at anvende disse praksisformer og måder at skabe viden på i den studerendes egen undervisning. 


• Kompetence til at tage ansvar for egen metodiske udvikling og specialisering.


• Kompetence til at gennemføre en sammenhængende analyse, der perspektiverer den valgte problemstilling og/eller genererer ny viden


• Kompetence til at planlægge, designe og gennemføre en teoretisk og/eller empirisk undersøgelse


• Kompetence til at udarbejde en større skriftlig afhandling, der formidler det gennemførte arbejde

Uddannelsen er på 120 ECTS og består af følgende konstituerende fagelementer (Jf. Uddannelsesbekendtgørelsen § 21):

• Obligatoriske fagelementer: 80 ECTS


• Valgfrie fagelementer: 10 ECTS


• Speciale: 30 ECTS

Der er ingen definerede specialiseringer på uddannelsen.

E-læring og fysisk undervisning

Uddannelsen vil delvis være baseret på e-læring for at tilgodese den geografiske spredning, som vi antager, de studerende vil have. Uddannelsen henvender sig både til (a) studerende der tager uddannelsen på hel tid mere eller mindre direkte efter erhvervelsen af deres professionsbachelorgrad og (b) studerende, der er ansatte som lærere og tager uddannelsen på deltid ved siden af deres arbejde. Derfor vil uddannelsen både involvere fysisk undervisning i Odense på SDUs lokaler og e-lærings aktiviteter imellem den fysiske undervisning.

Faglig konstitution
Alle obligatoriske dele af uddannelsen baserer sig på tre dimensioner:

1. kompetenceudvikling inden for naturfags- og matematikdidaktik, 


2. arbejde med eksempler fra den moderne naturvidenskabelige virksomhed 


3. praksisforløb med omsætning af det ovenstående i undervisningsforløb på tilknyttede laboratorieskoler. Praksisdimensionen af uddannelsens fagelementer involverer tillige gensidig supervision i læringsteams med medstuderende centreret omkring lektionsstudier.

På uddannelsen lærer de studerende inden for disse tre dimensioner (naturvidenskab, fagdidaktik og undervisningspraksis) ved at arbejde med hvordan autentiske STEM-holdige samfundsproblemstillinger (såsom ressourceknaphed, klimaudfordringer, bioetiske dilemmaer) kan transponeres til undervisning i grundskolen.

Det teoretiske omdrejningspunkt for kandidatuddannelsen vil være uddannelsesvidenskab, matematikkens og naturfagenes didaktik kombineret med viden om og indsigt i videnskabsfag og relationerne mellem videnskabsfag og undervisningsfag. De studerendes kompetencer udvikles igennem et samspil mellem teori og anvendelse i praksis.

Uddannelsen vil inddrage elementer, der baserer sig på den nyeste forskning indenfor:

• De naturfags-, matematik- og ingeniørdidaktiske videnskaber


• De naturvidenskabelige, teknologiske og ingeniørfaglige videnskaber


• Uddannelsesvidenskab

Obligatoriske fagelementer

STEM-didaktik (15 ECTS)
Modulet beskæftiger sig med STEM-didaktisk forskning og metode. Der arbejdes med begrundelser for undervisning i STEM-fagene og rammesætning af STEM-undervisningen i lærerplaner – herunder koblingen mellem det faglige og det fællesfaglige, kompetencemål og inddragelse af nye læringsmål (fx innovation). Der arbejdes endvidere med feedback- og evalueringsformer herunder teoretiske aspekter i forhold til formativ og summativ evaluering i forhold til forståelse af elevers læringsprogressioner. Modulet tager udgangspunkt i teorier om læring og undervisning i relation til forskellige undervisningsformer i STEM-fagene. Modulet inddrager eksempler på at forskningsfronten i STEM videnskaberne består af tværfaglige samarbejder, samt på udbredte forståelsesproblemer blandt elever i STEM-fagene. I den praktiske del af modulet vil de studerende arbejde med didaktisk design som metodisk tilgang til undersøgelser og udvikling og aktionslæring som metodisk tilgang til forskning i egen praksis

Mål:
At de studerende på et videnskabeligt grundlag (forstået som et kritisk, systematisk, evidensbaseret og teoretisk funderet grundlag) tilegner sig:
Viden

• Viden om STEM-didaktiske og læringsteoretiske grundbegreber 


• Viden om STEM-didaktiske teoridannelser


• Viden om STEM-didaktiske forskningsmetoder 


• Viden om STEM-undervisningsfagenes rolle i samfundet;

Færdigheder:

• Færdigheden i at analysere og vurdere undervisningspraksis inden for ét eller flere af deres egne fag med brug af fagdidaktiske begreber og teorier.


• Færdigheden i at analysere det gensidige forhold mellem deres egne undervisningsfag, de bagvedliggende videnskabsfag og samfundet 


• Færdigheden i at formidle egne evalueringer af undervisningsforløb til medstuderende og praktikere

Kompetencer til:

• Kompetencen til selvstændigt at udvikle et undervisningsforløb, der eksemplificerer en bestemt fagdidaktisk tilgang inden for ét eller flere af deres egne fag.


• Kompetencen til at tematisere en selvvalgt fagdidaktisk problematik i den praktiske undervisningssituation

Undervisningsform:
Kurset afvikles som en vekselvirkning mellem foredrag, gruppearbejde, fælles diskussioner og arbejde med skriftlige opgavebesvarelser. En del af modulets opgaver vil blandt andet involvere kortvarige undervisningsforløb på tilknyttede laboratorieskoler.

De empirisk-eksperimentelle videnskaber (15 ECTS)
Modulet er et indholdsdidaktisk modul, der specifikt fokuserer på STEM-videnskabernes empirisk-eksperimentelle tilgang til autentiske problemstillinger. Modulet rummer et projektarbejde, som skal tage udgangspunkt i hvordan en autentisk STEM-holdig problemstilling (socioscientific issues såsom ressourceknaphed, klimaudfordringer, bioetiske dilemmaer, teknologiske udfordringer osv.) kan transponeres til undervisning i grundskolen. Modulet beskæftiger sig med STEM-videnskabernes undersøgelses-, kommunikations- og perspektiveringskompetence i relation til sådanne problemstillinger. En del af projektarbejdet involverer udvikling, udførelse og evaluering af et undervisningsforløb der har til mål at udvikle elevers undersøgelses-, kommunikations- og perspektiveringskompetence i rammen af arbejdet med en STEM-holdig problemstilling. I denne praksisdimension er der fokus på aktionslæring som metodisk tilgang til forskning i egen praksis og på lektionsstudier som kompetenceudvikling.

Mål:
At de studerende på et videnskabeligt grundlag (forstået som et kritisk, systematisk, evidensbaseret og teoretisk funderet grundlag) tilegner sig:

Viden:

• Viden om forskningsgenstande for forskningsfronten på STEM-området


• Viden om hvordan forskningen på STEM-området arbejder empirisk-eksperimentelt


• Forståelse af STEM-didaktiske modeller og begreber for empirisk-eksperimentelt arbejde i undervisningen


• Viden om STEM-didaktiske tilgange til at inddrage autentiske STEM-holdige problemstillinger i undervisningen

Færdigheder:

• Færdigheden i at lave en begrundet udvælgelse af en autentisk STEM-holdig samfundsmæssig problemstilling; 


• Færdigheden i at designe og udføre et specifikt undervisningsforløb, der retter sig mod at udvikle elevers undersøgelses-, kommunikations- og perspektiveringskompetencerne;

Kompetencer:

• Kompetencen til at tematisere en STEM-holdig samfundsmæssig problemstilling ud fra en empirisk-eksperimentel tilgang inden for STEM-området.


• Kompetencen til at undersøge et område inden for ét eller flere af deres egne fag (undersøgelseskompetence)


• Kompetencen til at perspektivere et område inden for ét eller flere af deres egne fag (perspektiveringskompetence)


• Kompetencen til at formidle et område inden for ét eller flere af deres egne fag (formidlingskompetence)


• Kompetencen til at kunne analysere undersøgelses-, kommunikations- og perspektiveringsdimensionerne i grundskolens kompetenceområde i et fagdidaktisk perspektiv 


• Kompetencen til at udvikle et undervisningsforløb der gør undersøgelses-, kommunikations- og perspektiveringskompetencerne operationelle i forhold til undervisningen og evalueringen af elevers kompetenceudvikling.

Undervisningsform:
Workshops, gruppearbejde, undervisningsøvelser og projektarbejde. Workshops fokuserer på aktiviteter hvor kursets studerende arbejder, alene og i grupper, med de tilsigtede færdigheder og viden. Den studerende arbejder på et projekt omkring en autentisk STEM-holdig problemstilling der relaterer sig til et selvvalgt STEM-fagligt stofområde og en tilhørende fagdidaktisk problematik inden for ét eller flere af den studerendes egne undervisningsfag. Som en del af projektet designes og udføres et kort undervisningsforløb på en tilknyttet laboratorieskole med henblik på at den studerende kan indsamle empiri. De studerende samarbejder blandt andet i lektionsstudiegrupper hvor de studerende observerer og giver sparring på hinandens undervisning.

STEM-faglig praksis og kulturudvikling på et videnskabeligt grundlag (15 ECTS)
Modulet beskæftiger sig med faglige traditioner inden for didaktisk forskning og udviklingsarbejde, herunder forskningsmetodiske og videnskabsteoretiske problemstillinger af relevans for STEM-didaktisk forskning og udviklingsarbejde. Forholdet mellem forskellige typer STEM-didaktisk forskning og udviklingsarbejde bliver belyst og diskuteret på et eksemplarisk grundlag.

Mål:
At den studerende på et videnskabeligt grundlag (forstået som et kritisk, systematisk, evidensbaseret og teoretisk funderet grundlag) tilegner sig:

Viden:

• Viden om og forståelse af didaktiske forskningsmetoder samt tilgange til evaluering af udvikling i praksis

Færdigheder:

• Færdighed til at analysere, vurdere og formidle udvalgte STEM-didaktiske undersøgelser og udviklingsarbejder

Kompetencer:

• Kompetence til at begrunde, diskutere og vurdere design af STEM-didaktisk forskning og udviklingsarbejde.

Undervisningsform:
Kurset afvikles som en vekselvirkning mellem foredrag, gruppearbejde, fælles diskussioner og arbejde med skriftlige opgavebesvarelser.

De matematisk-modellerende videnskaber (15 ECTS)
Modulet er et indholdsdidaktisk modul, der specifikt fokuserer på STEM-videnskabernes matematisk-modellerende tilgang til autentiske problemstillinger. Modulet rummer et projektarbejde som skal tage udgangspunkt i hvordan en autentisk STEM-holdig problemstilling (socioscientific issues såsom ressourceknaphed, klimaudfordringer, bioetiske dilemmaer, teknologiske udfordringer osv.) kan transponeres til undervisning i grundskolen. Modulet beskæftiger sig med STEM-videnskabernes modellerings-, kommunikations- og perspektiveringskompetence i relation til sådanne problemstillinger. En del af projektarbejdet involverer udvikling, udførelse og evaluering af et undervisningsforløb der har til mål at udvikle elevers modellerings-, kommunikations- og perspektiveringskompetence i rammen af arbejdet med en STEM-holdig problemstilling. I denne praksisdimension er der fokus på aktionslæring som metodisk tilgang til forskning i egen praksis og på lektionsstudier som kompetenceudvikling.

Mål:
At de studerende på et videnskabeligt grundlag (forstået som et kritisk, systematisk, evidensbaseret og teoretisk funderet grundlag) tilegner sig:

Viden:

• Viden om hvordan matematisk modellering i forskningsfronten anvendes til at beskrive, analysere og forudsige STEM-fænomener; 


• Viden om hvordan matematisk modellering kan indgå i undervisningsmæssig sammenhæng,


• Forståelse af styrker og svagheder ved forskellige typer af matematiske modeller for STEM-fænomener


• Forståelse af didaktiske styrker og svagheder ved matematisk modellering.

Færdigheder:

• Færdigheden i at udføre aktiv matematisk modelbygning i en given STEM sammenhæng (modelleringskompetence), 


• Færdigheden i at vurdere grundlaget for og egenskaberne ved foreliggende matematiske modeller og kunne bedømme deres rækkevidde og holdbarhed, 


• Færdigheden i at tilrettelægge, implementere og evaluere STEM undervisningsforløb centreret omkring matematisk modellering


• Færdigheden i at vurdere det didaktiske grundlag for og de didaktiske egenskaber ved matematisk modellering i STEM-undervisning


• Færdigheden i at anvende didaktiske teorier, metoder, og redskaber til at identificere STEM-holdige problemstillinger, som kan danne grundlag for matematisk modellering og formidle disse til og diskutere med både fagfæller og ikke-specialister

Kompetencer:

• Kompetencen til at arbejde med modeller inden for ét eller flere af deres egne fag (modelleringskompetence)


• Kompetencen til selvstændigt til at fordybe sig i en autentisk STEM-holdig problemstilling ved hjælp af matematisk modellering og belyse dette med udgangspunkt i egne undervisningsfag,


• Kompetencen til at kunne designe og udføre et specifikt undervisningsforløb der retter sig mod at udvikle elevers modellerings-, perspektiverings- og kommunikationskompetence, 


• Kompetencen til at analysere og forholde sig kritisk undersøgende til egen og andres anvendelse af matematiske modeller.

Undervisningsform:
Workshops, gruppearbejde, undervisningsøvelser og projektarbejde. Workshops fokuserer på aktiviteter hvor kursets studerende arbejder, alene og i grupper, med de tilsigtede færdigheder og viden. Den studerende arbejder på et projekt omkring en autentisk STEM-holdig problemstilling der relaterer sig til et selvvalgt STEM-fagligt stofområde og en tilhørende fagdidaktisk problematik inden for ét eller flere af den studerendes egne undervisningsfag. Som en del af projektet designes og udføres et kort undervisningsforløb på en tilknyttet laboratorieskole med henblik på at den studerende kan indsamle empiri. De studerende samarbejder blandt andet i lektionsstudiegrupper hvor de studerende observerer og giver sparring på hinandens undervisning.

De teknologisk-innovative videnskaber (15 ECTS)
Modulet er et indholdsdidaktisk modul, der specifikt fokuserer på STEM-videnskabernes teknologisk-innovative tilgang til autentiske problemstillinger Modulet rummer et projektarbejde som skal tage udgangspunkt i hvordan en autentisk STEM-holdig problemstilling (der relaterer sig til hvordan teknologiske løsninger udvikles og innoveres i forhold til det naturfaglige paradigme og samspillet mellem samfundsforhold og teknologi) kan transponeres til undervisning i grundskolen. Modulet beskæftiger sig med STEM-videnskabernes engineering- og innovationskompetence i relation til sådanne problemstillinger, med problembaseret læring som pædagogisk didaktisk metode, og med engineering design herunder og forskellige aspekter af innovation og teknologivurdering. En del af projektarbejdet involverer udvikling, udførelse og evaluering af et undervisningsforløb der har til mål at udvikle elevers engineering- og innovationskompetence i rammen af arbejdet med en STEM-holdig problemstilling. I denne praksisdimension er der fokus på aktionslæring som metodisk tilgang til forskning i egen praksis og på lektionsstudier som kompetenceudvikling.

Mål:
At de studerende på et videnskabeligt grundlag (forstået som et kritisk, systematisk, evidensbaseret og teoretisk funderet grundlag) tilegner sig:

Viden:

• Viden om STEM-faglig frontforskning inden for teknologi- og ingeniørområdet for eksempel teknologidannelse inden for energi, miljø, robotter, kommunikation, biotek, rumfart, byggeri og infrastruktur; 


• Viden om forskellige tilgange til problembaseret læring med udgangspunkt i teknologiske problemstillinger, der indgår i en samfundsmæssig kontekst


• Forståelse for innovationsmodeller og hvordan disse anvendes i autentiske STEM-holdige problemstillinger inden for teknologi- og ingeniørområdet  


• Viden i at anvende disse praksisformer og måder at skabe viden på den studerendes egen undervisning  


• Forståelse for og identificering af samspillet mellem teknologisk fagfaglige problemstillinger og anvendelse af relevante fagdidaktiske metoder i undervisningen inden for de teknologisk-innovative STEM-videnskaber

Færdigheder:

• Færdigheden i at omdanne STEM-faglig frontforskning inden for teknologi- og ingeniørområdet til en undervisningssituation


• Færdigheden i at udvælge og vurdere relevante teorier, metoder og modeller til løsning af den valgte indholdsdidaktiske problemstilling.


• Færdigheden i at anvende praksisformerne engineering og innovation i den studerendes egen undervisning

Kompetence:

• STEM-relateret engineering- og innovationskompetence samt kompetence til at kunne anvende disse kompetencer på autentiske STEM-holdige problemstillinger.


• Kompetencer i at anvende disse praksisformer og måder at skabe viden på i den studerendes egen undervisning.

Undervisningsform:
Workshops, gruppearbejde, undervisningsøvelser og projektarbejde. Workshops fokuserer på aktiviteter hvor kursets studerende arbejder, alene og i grupper, med de tilsigtede færdigheder og viden. Den studerende arbejder på et projekt omkring en autentisk STEM-holdig problemstilling der relaterer sig til et selvvalgt STEM-fagligt stofområde og en tilhørende fagdidaktisk problematik inden for ét eller flere af den studerendes egne undervisningsfag. Som en del af projektet designes og udføres et kort undervisningsforløb på en tilknyttet laboratorieskole med henblik på at den studerende kan indsamle empiri. De studerende samarbejder blandt andet i lektionsstudiegrupper hvor de studerende observerer og giver sparring på hinandens undervisning.

Specialeforberedende projekt (5 ECTS)
Projektarbejdet skal tage udgangspunkt i en STEM-didaktisk problemstilling, som eksplicit relaterer sig til det ovenfor angivne mål med projektarbejdet. Inden for denne ramme afgrænses og formuleres problemstillingen af de(n) studerende selv, dog således at projektarbejdet kan gennemføres med en arbejdsindsats svarende til 5 ECTS-point.

Mål:
At de studerende på et videnskabeligt grundlag (forstået som et kritisk, systematisk, evidensbaseret og teoretisk funderet grundlag) tilegner sig:

Viden:

• Viden om en udvalgt forskningsmetodes muligheder og begrænsninger i forhold til det STEM-didaktiske problemfelt.

Færdigheder:

• Færdighed i at vælge denne udvalgte forskningsmetode i forhold til en selvvalgt STEM-didaktisk problemstilling.

Kompetencer:

• Kompetence til at tage ansvar for egen metodiske udvikling og specialisering.

Undervisningsform:
Rammesættende seminarer samt studenterstyret projektarbejde under vejledning. Hvert projektarbejde tilrettelægges med udgangspunkt i, at der individuelt eller gruppevis skal udarbejdes en skriftlig rapport på dansk eller engelsk, som dokumenterer graden af målopfyldelse. En projektgruppe kan højst bestå af fire studerende. Hver projektgruppe tildeles en vejleder.

Valgfrie elementer

Valgfag (10 ECTS)
Alle naturvidenskabelige og pædagogisk didaktiske fagelementer på kandidatniveau kan indgå i valgfriheden.

Kandidatspecialet (30 ECTS)
Specialet skal skrives inden for uddannelsens fagområde.

Mål:
At de studerende på et videnskabeligt grundlag (forstået som et kritisk, systematisk, evidensbaseret og teoretisk funderet grundlag) tilegner sig:
Viden:

• Viden om et selvstændigt udvalgt og afgrænset problemfelt inden for det STEM-didaktiske problemfelt 


• Indsigt i relevante metoder samt baggrunden for disse

Færdigheder:

• Færdighed i at identificere, formulere, afgrænse, undersøge, analysere, diskutere og konkludere på en selvstændigt valgt problemstilling inden for det STEM-didaktiske problemfelt


• Færdighed i at formidle og diskutere denne problemstilling og analysen heraf på forståelig vis


• Færdighed i kritisk at vurdere og diskutere undersøgelsens kvalitet og implikationer


• Færdighed i kritisk at vurdere og diskutere forskellige teoretiske og metodiske tilganges værdi og relevans

Kompetencer:

• Kompetence til at gennemføre en sammenhængende analyse, der perspektiverer den valgte problemstilling og/eller genererer ny viden


• Kompetence til at planlægge, designe og gennemføre en teoretisk og/eller empirisk undersøgelse


• Kompetence til at udarbejde en større skriftlig afhandling, der formidler det gennemførte arbejde

Undervisningsform:
Rammesættende seminarer samt studenterstyret projektarbejde under vejledning. Hvert projektarbejde tilrettelægges med udgangspunkt i, at der individuelt eller gruppevis skal udarbejdes en skriftlig afhandling på dansk eller engelsk, som dokumenterer graden af målopfyldelse. En projektgruppe kan højst bestå af tre studerende. Hver projektgruppe tildeles en vejleder.

Heltidstakst 3  
Baggrund for at indplacere kandidatuddannelsen til takst 3 er de ekstra ordinære omkostninger ved:

• en naturvidenskabelig uddannelse på tværs af store dele af den naturvidenskabelige faggruppe. De studerende vil ofte arbejde i både 'tørre' og 'våde' naturvidenskabelige laboratorier. Dette er både en væsentlig del af de studerendes fagfaglige læring på uddannelsen og et bærende element for at de studerende, under vejledning af aktive naturvidenskabelige forskere, kan udvikle natuvidenskabelige undervisningsforløb til grundskolen. De studerendes arbejde 'ude på fagene' vil være komplekst og ske på tværs af en række forskellige fagområder (fx fysik, kemi, biologi, bioteknologi, mikrobiologi etc), da der er en stor læringsmæssig værdi i at de studerende kommer 'ud på fagene'.


• det omkostningsfulde og koordineringskrævende praksiselement i uddannelsen i forhold til at de studerende afprøver teorier og tilgange i laboratorieskoler. Ved en rimelig fordeling af studerende fra Jylland, Fyn og Sjælland vil der givetvis skulle dannes samarbejde med minimum 6 og mere realistisk 10 laboratorieskoler (i stil med de praksisskoler, som Professionshøjskolerne samarbejder med i forbindelse med praksis i læreruddannelsen). Disse skoler skal kompenseres økonomisk da personalet vil bruge tid på at tilrettelægge de kandidatstuderendes praksisforløb


• udvikling af værktøjer til den omfattende e-læringsdel samt løbende videre(udvikling) af løsninger. For at tilgodese ministeriets (UFM) ønske om en geografisk bredt dækkende uddannelse er det nødvendigt at muliggøre at studerende fra hele landet der ikke er geografisk mobile (fx ansatte lærere, der ikke kan eller vil flytte fra deres bopæl tæt på den skole de er ansat på). Der er stadig relativt få erfaringer i Danmark omkring hvordan et delvist e-baseret kandidatstudium kan udbydes for netop denne målgruppe (læreruddannede), hvor det må antages at det for nogle af de optagene studerende er mange år siden, de sidst var studerende. For at denne uddannelse skal kunne skabe stabile faglige og sociale rammer om de studerende skal der løbende investeres i at (videre)udvikle e-læringstilgange som hjælper til at skabe disse rammer.

Der er mange grunde til at styrke kompetenceudviklingen af naturfags- og matematiklærere i grundskolen.

1. For det første viser fagdidaktiske forskning gennem de sidste 20 år, at der i Danmark helt generelt er et behov for fagdidaktisk og fagfaglig kompetenceudvikling på det naturvidenskabelige fagområde (fagene natur/teknologi, biologi, geografi, fysik/kemi og matematik) (se https://static-curis.ku.dk/portal/files/173935730/Naturvidenskabsstrategi_Litteraturstudium_Rapport.pdf).


2. For det andet er det helt centralt, at lærekræfterne kan danne skoleelever til kompetent at kunne møde komplekse samfundsproblemstillinger med et naturvidenskabeligt indhold (som fx klimaforandringer, ressourceknaphed, alternative energikilder, genanvendelse af materialer, fødevareforbrug, genterapi). Selvom dette i en årrække i stigende grad har været et mål for undervisningen på det naturvidenskabelige fagområde, viser fagdidaktisk forskning at netop det at bringe komplekse samfundsproblemstillinger ind i undervisningen er en massiv udfordring for lærere – blandt andet fordi det naturvidenskabelige indhold ofte er tentativ, i stigende grad tværfaglig og hører til frontlinjeforskningen som ikke er umiddelbart tilgængeligt for grundskolelærere.


3. For det tredje kræver Danmarks fremtidige økonomiske vækst, at danske virksomheder kan ansætte flere med STEM-kompetencer; men Danmark ligger både under EU- og OECD-gennemsnittet i forhold til andelen af studerende på STEM-uddannelser (https://www.danskerhverv.dk/siteassets/mediafolder/downloads/fakta/rapport---sadan-klader-vi-danmark-pa-til-den-digitale-fremtid & https://dea.nu/sites/dea.nu/files/pixi_-_stem_paa_lystavlen_hos_boern_og_unge_0.pdf

Derfor er der behov for en koordineret dansk indsats i forhold til at videreuddanne grundskolelærere indenfor både naturvidenskab, naturfagsdidaktik og undervisningspraksis. Kandidatuddannelsen i naturfags-, matematik- og teknologiundervisning i grundskolen er en del af svaret på det behov.

Konsortiet bag uddannelsen har fået bevilliget midler fra UFM til at foretage en omfattende behovsanalyse samt til udvikle og starte denne kandidatuddannelse. Vi har præsenteret fremgangsmåde og hovedkonklusionerne fra denne analyse i den vedhæftede dokumentation, og vi har angivet hvor alle afrapporteringer af behovsanalysen er tilgængelige. Behovsanalysen involverer, desktop research samt spørgeskema- og interviewundersøgelser blandt aftagere (ledere af skoler og kommunale skolechefer), potentielle studerende og andre relevante aktører.

Som vi viser i den vedhæftede dokumentation er det vurderet, at der i dag vil kunne ansættes omkring 300 kandidater fra uddannelsen. Vi begrunder især dette i at 13% af skolelederne i en repræsentativ stratificeret stikprøve, vurderer, at de i middelhøj eller høj grad vil foretrække en kandidat fra uddannelsen til en stilling på skolen; mens 36% af de deltagende skolechefer vurderer, at de i middelhøj eller høj grad vil foretrække en kandidat fra uddannelsen til passende stilling på kommunen. Hvis 13% af skolelederne på de 2185 danske skoler vælger at ansætte én kandidat fra uddannelsen, svarer det til 286 kandidater. Hvis 36% af skolecheferne i de 98 kommuner vælger at ansætte én kandidat fra uddannelsen, svarer det til 35 kandidater. Der vil givetvis være ansættelsesmuligheder på skoler til langt flere kandidater end 300 såfremt de økonomiske forhold i skoleverden forbedres.

I vores analyse har vi også afdækket det potentielle rekrutteringsgrundlag blandt lærere i ansættelse og lærerstuderende. Som det fremgår af den vedhæftede dokumentation, er der grund til at tro at der vil være en solid søgning til uddannelsen, ikke mindst fra nyuddannede lærerstuderende. Fx vurderer 18% af de 354 lærerstuderende, der deltog i vores undersøgelse at de i højeste grad vil starte på uddannelsen umiddelbart efter deres lærereksamen og tage uddannelsen på fuldtid under SU. Derfor skønner vi at kunne uddanne 25-35 kandidater årligt.

For fremgangsmåden og deltagere i behovsanalysen se det vedhæftede dokumentation

Interviewundersøgelse:

• 66 Skolelærere og lærerstuderende


• 8 Skolechefer og skoleledere


• 10 Andre relevante aktører (Interviews med ministerielle læringskonsulenter, undervisere fra læreruddannelserne, udbydere af lignende uddannelser)

Spørgeskemaundersøgelse:

• Skoleledere, stratificeret stikprøveundersøgelse med vægtning for bortfald, N=33 


• Kommunale naturfags-koordinatorer, heldækkende undersøgelse, N=38


• Skolelærere (fra folkeskole samt fri- og efterskoler) , stratificeret stikprøveundersøgelse, N=108


• Lærerstuderende, heldækkende undersøgelse, N=354


• Kommunale skolechefer, heldækkende undersøgelse, N=47

Konsortiet har udviklet uddannelsen i takt med at resultaterne fra de enkelte dele af behovsanalysen er blevet klare. Uddannelsen er udviklet af netop de samme fagpersoner som har udført behovsanalysen. Væsentlige dele af behovsanalysen har fokuseret på hvilket indhold og hvilken form uddannelsen skulle have fra både aftageres og potentielle studerendes perspektiv. For eksempel kan nævnes:

• Behovsanalysen gjorde det tydeligt at uddannelsen må være fleksibel: der skal både være plads til lærere i ansættelse, der læser på halv tid og arbejder i deres skole ved siden af, og til nyuddannede lærerstuderende som vil læse på fuld tid.


• Behovsanalysen viste tydeligt at aftagere foretrækker en net-baseret uddannelse for de af deres ansatte der måtte tage uddannelsen


• Behovsanalysen viste tydeligt at der generelt er behov for en fællesfaglig STEM-fokuseret uddannelse frem for en uddannelse med en række parallelle fagretninger eller siloer.


• Behovsanalysen viste tydeligt at der generelt er behov en praksisdel hvor de studerende løbende afprøver teorier og tilgange og opnår aktionslæring

Uddannelsen henvender sig til professionsbacheloruddannede lærere med minimum ét linjefag (eller tilsvarende) i den naturvidenskabelige fagrække. Der findes en række uddannelsestilbud som kan siges at være beslægtede med den beskrevne kandidatuddannelse. Der er især tale om uddannelses- og efter-/videreuddannelsesuddannelsestilbud som har fokus på fagdidaktik på STEM-området:

• Kandidat i didaktik – matematik (AU/DPU)


• Master i naturfagsundervisning (SDU)


• Master i scienceundervisning (AU/KU)


• De pædagogiske diplomuddannelse 


• Pædagogiske kandidatuddannelser (AU/DPU)

Kandidatuddannelsen i naturfags-, matematik- og teknologiundervisning i grundskolen har delvis samme målgruppe som de listede uddannelser, især er rekrutteringsgrundlaget overlappende med Kandidat i didaktik – matematik ved AU/DPU og delvist overlappende med Master i naturfagsundervisning ved SDU (der dog kræver erhvervserfaring). Men det er vigtigt at bemærke at kandidatuddannelsen vil være den eneste kandidatuddannelse der kombinerer naturfags-/matematikdidaktik, videnskabsfag og undervisningspraksis. Den vil også være den eneste fagdidaktiske kandidatuddannelse for naturfagslærere.

Uddannelsen adskiller sig fra samtlige af de listede uddannelser – idet den kombinerer:

• STEM-videnskabelig undervisning og vejledning fra frontlinjeforskere på STEM-området på universiteterne


• STEM-didaktisk undervisning og vejledning fra frontlinjeforskere på de fagdidaktiske miljøer


• Målrettet samspil med praksis, hvor de studerende løbende skal afprøve teorier og tilgange. Derved udnyttes aktionslæring som en tilgang på uddannelsen.


• En fællesfaglig STEM-tilgang til undervisning, hvor alle dele (S, T, E og M) sættes i konstant samspil i arbejdet med hvordan autentiske samfundsmæssige problemstillinger kan bringes ind i klasserummet


• Kompetenceudvikling i forhold til at kvalificere, designe og evaluere udviklingsarbejde og kapacitetsopbygning – fx i forhold til fondsfinansierede projekter på en skole eller i en kommune


• Lokal forankring til den studerendes nærmiljø gennem praksisforløb på lokal skole; regional forankring gennem studerendes samarbejde i geografisk bestemte projektarbejdsgrupper – fx med mødefaciliteter på en konsortieinstitutions adresse; national forankring med ét fysisk udbudssted i midten af Danmark: Odense

Konsekvenser for andre uddannelser og uddannelsesudbud

• Det vurderes, at den her beskrevne uddannelse og kandidatuddannelsen i didaktik – matematik (AU/DPU) vil være så væsensforskellige (på grund af den førstnævntes fællesfaglige STEM-tilgang og praksisdimension) at udbuddet af kandidatuddannelsen i naturfags-, matematik- og teknologiundervisning i grundskolen kun i yderst ringe grad vil reducere optaget på kandidatuddannelsen i didaktik – matematik.


• Det vurderes, at det ikke kan udelukkes at Master i naturfagsundervisning (SDU) og i mindre omfang Master i scienceundervisning (AU/KU) kan komme til at miste potentielle studerende til kandidatuddannelsen; dog vil de lærere i grundskolen, der har behov for professionel udvikling men ikke har mulighed for at tage en fuld kandidatuddannelse stadigt primært søge til de to masteruddannelser.


• Det vurderes, at profilen af kandidatuddannelsen i naturfags-, matematik- og teknologiundervisning i grundskolen er så væsensforskellig (i kraft af det solide videnskabsfaglige indhold) fra de pædagogiske diplomuddannelser og de pædagogiske kandidatuddannelser, at målgrupperne vil være forskellige.


• Det vurderes, at udbuddet af kandidatuddannelsen i naturfags-, matematik- og teknologiundervisning i grundskolen på sigt kan gøre det mere attraktivt at søge ind på læreruddannelsen og der søge ind på naturvidenskabelige linjefag.

(Se også ’Dokumentation af efterspørgsel på uddannelsesprofil’ Figur 14, s. 18)

Da optagelseskravet til den nye kandidatuddannelse enten er en professionsbachelor som lærer eller en bacheloruddannelse i enten biologi, fysik, kemi, matematik eller geografi, forventer vi at uddannelsen både vil rekruttere nyuddannede lærere og lærere i ansættelse i enten skoler eller forvaltninger, samt i mindre grad bachelorer fra de naturvidenskabelige uddannelser på universiteterne.

Der kan være en potentiel positiv effekt for optaget på læreruddannelsens naturfaglige fag, at der findes en kandidatuddannelse direkte i forlængelse af deres professionsbacheloruddannelse.

For 2020 forventes et optag på 25 studerende, derefter forventer vi i 2021 og 2022 at optage 35 studerende.

Der vil sammen med Danske Professionshøjskoler som er en partner i konsortiet og relevante politiske organisationer – såsom KL – indgås aftale med en række geografisk spredte skoler om praktikpladser på laboratorieskoler.