Artikel

Problembaseret læring på tværs af uddannelseskæden

Hvordan kan vi styrke overgange i STEM gennem arbejdet med autentiske problemer?

Der er både i grundskolen, på ungdomsuddannelserne og på de videregående uddannelser et stigende fokus på integration af aktive, elevcentrerede læringsformer som fx problem- og projektbaseret læring, undersøgelsesbaseret undervisning, scenariedidaktik o. lign. med henblik på at styrke elevers motivation, deltagelse og læring, bl.a. i STEM.

Ofte, men ikke altid, vil disse undervisningsformer tage udgangspunkt i arbejdet med autentiske problemer.

LabSTEM Nord er et forsknings- og udviklingsprojekt med fokus på integreret sammenhængende STEM-didaktik på tværs af uddannelseskæden gennem PBL.

Projektet er støttet af Region Nord.

Læs mere her: LabSTEM Nord - Aalborg University (ucpbl.net)

Denne artikel sætter fokus på, hvad der kendetegner problem-baseret læring (PBL) og analyserer på baggrund af erfaringer fra forsknings- og udviklingsprojektet LabSTEM Nord de variationer vi ser i tilgange til PBL i STEM på tværs af uddannelseskæden. Variationer, som ikke nødvendigvis udgør en udfordring eller bør ’ensrettes’, men som bør ekspliciteres med henblik på at understøtte elevernes refleksion over forskellige læringsoplevelser og styrke progressionen i den problem-baserede læring gennem uddannelsessystemet.

På baggrund af denne analyse foreslås således en række anbefalinger og opmærksomhedspunkter i PBL-praksis, både for lærere der allerede underviser problembaseret og for skoler og uddannelsesinstitutioner, der ønsker at integrere mere PBL i undervisningen.

 

Hvad er PBL og hvorfor arbejde med det?

PBL er en elevcentreret tilgang til undervisning, hvori eleverne engagerer sig i tværfaglig, erfaringsbaseret og kollaborativ læring gennem arbejdet med autentiske problemer. PBL-begrebet opstod tilbage i ​​1960'erne som en ny mere anvendelsesorienteret tilgang til medicinuddannelserne på bl.a. McMaster University i Canada og Maastricht University i Holland med fokus på at forberede de studerende bedre til den efterfølgende praksis (Hmelo-Silver, 2015).

Også Danmark pionerede, med Roskilde Universitet (RUC) i 1972 og Aalborg Universitet (AAU) i 1974, på området for PBL inden for de videregående uddannelser, her med særligt fokus på den projekt-baserede PBL (Servant-Miklos & Spliid, 2017; Kolmos & Fink, 2014; Holgaard et al., 2016; Andersen & Kjeldsen, 2015).

Fra 1980’erne blev PBL også anvendt på det nyetablerede teknisk gymnasium (HTX) i profilfagene Teknologi og Teknikfag inspireret af modellerne fra AAU og RUC (Jeppesen et al., 2020). Også i både det almene gymnasium (STX) og i grundskolen er der øget fokus på arbejdet med problemstillinger, bl.a. i det tidligere almen studieforberedelse (AT) og senere flerfaglige forløb (EVA, 2017) samt gennem initiativer som eksempelvis Engineering i Skolen (EiS) og ’Læring og Engagement gennem Autentiske Projekter med fokus på Science’ (LEAPS).

Der findes mange variationer over og perspektiver på, hvad PBL er (og ikke er), men nogle gennemgående karakteristika og principper er:

  1. fokus på komplekse, autentiske problemer, der ikke har én ”rigtig” løsning
  2. elever arbejder i grupper
  3. elever opbygger ny viden gennem selvstyret læring
  4. undervisere fungerer som facilitatorer (Boud & Feletti, 1997; Hmelo-Silver, 2004; 2015; Savery, 2015; Savin-Baden, 2007; Markula & Aksela, 2022).

Ofte vil der også i PBL være et eksplicit fokus på eksemplaritet, dvs. det at kunne overføre viden fra arbejdet med ét specifikt problem til andre og mere generelle problemstillinger, samt at problemer og løsninger bør agere som gode eksempler på studerendes fremtidige profession (Kolmos & Holgaard, 2017).

 

PBL-PjBL

PBL forveksles ofte med projekt-baseret læring (PjBL); en undersøgelsesbaseret undervisningsform hvor elever fordyber sig i og udforsker et emne over længere tid, og med god grund.

PjBL vil nemlig ofte (men ikke altid) tage udgangspunkt i et eller flere problemer inden for det pågældende emne. PjBL forstås her som en arbejdsform, en måde at organisere læringsprocesser på, mens PBL (og varianter heraf som fx case- og scenarie-baseret undervisning), siger noget om læringens udgangspunkt; nemlig at læringen sker med afsæt i et autentisk problem (en utilfredsstillende situation, et uudnyttet potentiale eller uforudsete muligheder eller konsekvenser) for nogen i en bestemt kontekst.

Dette, uanset om læringsformen er et tværfagligt projekt (fx et flerfagligt forløb i grundskolen eller på STX), om det sker i ét bestemt fag (fx teknologi-faget på HTX) eller måske blot en enkelt lektion.

Problem-baseret læring kan således være projekt-baseret men behøver ikke være det, og vice versa.

 

Autenticitet og agens i undersøgelses- og problem-baseret læring

Både den undersøgelsesbaserede undervisning (forkortet UBU i figur 1) og PBL har dog fokus på elevens aktive deltagelse og evne til at stille gode spørgsmål, og her har de forskellige tilgange noget at tilbyde hinanden.

Mens PBL egner sig godt til at inddrage aktuelle og autentiske samfundsmæssige problemstillinger, eller såkaldte socio-scientific issues (SSI) som afsæt for videnskabelige undersøgelser (Ratcliffe & Grace, 2003), kan den undersøgelsesbaserede undervisnings fokus på elevens egen nysgerrighed og undren bidrage til motivation for og mening i arbejdet med netop disse problemstillinger ved at koble SSI til elevens lokale kontekst og evne til selv at formulere relevante problemer.

Figur 1. Formulering af autentiske og meningsfulde problemer i undervisningen
© Styrelsen for Undervisning og Kvalitet

Dette understreger også et andet vigtigt aspekt i krydsfeltet mellem den undersøgelses- og problembaserede læring, nemlig at PBL bør handle om andet og mere end det alene at løse problemer.

Mens kompleks problemløsning er en efterspurgt kompetence på fremtidens arbejdsmarked (WEF, 2023), indebærer dette i høj grad også kreativ, analytisk, kritisk og systemisk tænkning. Det er kompetencer, der relaterer sig til det at kunne problem-behandle, dvs. at kunne identificere, afgrænse og formulere problemer, samt kritisk analysere og vurdere egne og andres forsøg herpå som en mindst lige så vigtig kompetence i fremtiden, som det at kunne løse dem (Møller, 2022).

 

PBL på tværs af uddannelseskæden: Progression i problembehandling

Mens PBL kan antage forskellige former på tværs af uddannelseskæden, er et fælles vilkår dog undervisningsrammen (markeret med blå i figur 2). Det vil sige, at det ikke kan tage udgangspunkt i et bestemt problem blot fordi lærer eller elever finder det interessant, men må være ’undervisningsbart’, dvs. håndterbart i en undervisningssituation og understøtte de fagområder og læringsmål, som fremgår af bekendtgørelser eller studieordninger.

I denne analyse har vi taget udgangspunkt i sammenlignelige engineering-design forløb i hhv. grundskole, på HTX, STX og på ingeniøruddannelser ved Aalborg Universitet. I den sammenhæng er det vigtigt at understrege, at der naturligvis også findes lokale variationer inden for hver af disse kategorier.

Sammenligningen har således ikke til hensigt at fastlægge en såkaldt ’best practice’ for PBL, men snarere illustrere forskellige principper, faser og fokusområder samt vægtningen heraf forskellige steder i uddannelseskæden med henblik på at skabe et fælles sprog for PBL på tværs som kan styrke refleksion og progression i det problem-baserede arbejde i overgangene i uddannelseskæden.

Figur 2. Variationer i PBL på tværs af uddannelseskæden
© Styrelsen for Undervisning og Kvalitet

Som det fremgår af figur 2, vil udgangspunktet for det problem-baserede arbejde som oftest være et tema/emne eller en mere afgrænset case/sag eller projektkatalog, som elever/studerende kan vælge imellem.

I grundskolen vil problemet ofte blive udleveret sammen med temaet, og elevernes rolle i definitionen heraf er således relativt begrænset, selvom der dog er et stigende fokus også på elevers problem-identifikationskompetence i grundskolen.

Mens problemanalyse-fasen ofte fylder en væsentlig del på ingeniøruddannelser, er denne mere begrænset i grundskole og på ungdomsuddannelser, hvor der ofte vil være mere fokus på løsnings-/produktdesign, ligesom der også typisk er fokus på applikation af eksisterende teori og metoder enten inden for enkelt fag eller på tværs af fag, fremfor udvikling af ny viden og metoder.

Endelig varierer det også hvordan, og i hvor høj grad, disse designs og løsninger evalueres i forhold til produkt og læringsproces, ligesom der typisk er væsentlig forskel på længde og omfang af projekter, hvor der på ingeniøruddannelserne på AAU ofte er tale om projekter der strækker sig over et helt semester og ca. 450 arbejdstimer (15 ECTS), vil der være tale om mere tids- og timeafgrænsede forløb i grundskolen og på ungdomsuddannelserne. 

 

Opsummering og anbefalinger

Variation i og refleksion over PBL

Som det fremgår af ovenstående, er det muligt at lære med afsæt i problemer på mange forskellige måder, i forskellige fag, gennem forskellige undervisningsformer og i forskellige dele af uddannelseskæden. Denne variation er en styrke og en forudsætning for refleksion (Kolmos et al., 2020).

Det er således ikke denne artikels hensigt at anvise en ensretning heraf eller fremhæve én fremfor andre, men derimod opfordre til dialog på tværs af fagområder og på langs af hele uddannelseskæden med henblik på at understøtte elever og studerendes refleksion netop over disse variationer i deres læringsoplevelse.

Samtidig er det interessant at følge, hvordan flere grundskoler (herunder bl.a. LEAPS-skolerne) eksperimenterer med den problem-baserede og projekt-baserede læring på curriculum-niveau og vi vil opfordre til at også ungdomsuddannelser tilsvarende i højere grad eksperimenterer med nye curriculum-modeller der tillader mere erfaringsbaseret, kollaborativ og selvstyret læring på tværs af fag og med afsæt i autentiske problemer.

 

Interdisciplinaritet og progression i problem-behandlingskompetence

Fælles for sådanne eksperimenter med PBL på curriculum-niveau i grundskole og på ungdomsuddannelser bør være et fokus ikke alene på praktisk og produkt-orienteret problemløsning, men på udvikling af- og progression i elevernes problembehandlings-og projekt-kompetencer.

Udover kompetence til at identificere, afgrænse, specificere og formulere komplekse problemer, designe løsninger og kritisk vurdere disse og andres, inkluderer dette også evnen til at samarbejde på tværs af fag og med andre, planlægge og tage ejerskab i styringen af projekter samt lade sig begejstre, undre sig og turde stille spørgsmål. Det er en kompetence som langt de fleste elever allerede har med sig når de starter i skole, men som meget desværre tyder på svinder ind op igennem skolesystemet, især når det kommer til STEM-fagene.

Sådanne eksperimenter vil give mulighed for et styrke integrationen mellem fag og sammenhængen i overgangene i uddannelseskæden med henblik på progression i de kompetencer der relaterer sig til det at arbejde og lære i et PBL-miljø, herunder såvel de problemorienterede, interpersonelle, organisatoriske og meta-kognitive kompetencer (Holgaard & Kolmos, 2021).  

 

Autenticitet, eksemplaritet og agens – også i evalueringspraksis

Slutteligt bør de evalueringspraksisser der finder sted i forbindelse med elevcentrerede, erfaringsbaserede, kollaborative og selvstyrede læringsformer som fx PBL naturligvis også være elevcentrerede, erfaringsbaserede, kollaborative og selvstyrede, og afspejle de lærings- og kompetencemål som undervisningsaktiviteten var designet til at indfri. Dette er en forudsætning for, at læringsoplevelsen i sin helhed opleves som meningsfuld.

Med digitalisering og senest generativ AI (som fx chatGPT’s) hastige indtog i uddannelsesverdenen, genaktualiseres således blot et allerede længe kendt faktum; nemlig at den klassiske skriftlige eksamen og summative evaluering af faktuel viden aldrig har, og aldrig vil kunne, skabe tilstrækkeligt grundlag for vurdering af en elevs egentlige færdigheder eller kompetencer.

Derfor bør evalueringsformer på tværs af uddannelseskæden således i højere grad være:

  • autentiske (fx at løsningsforslag evalueres af de faktiske brugere/aftagere der oplever det problem, som løsningen adresserer)
  • eksemplariske (dvs. i højere grad afspejle hvordan eleven vil opleve at blive evalueret i sin fremtidige praksis og liv – hvilket meget sjældent vil basere sig på evnen til at huske eller reproducere faktuel viden)
  • og de bør have fokus på elevens handleevne (agens) (dvs. prioritere formativ evaluering af progression og fokusere ikke alene på fagspecifikke færdigheder, men også på elevers tværgående kompetencer til at indgå i erfaringsbaseret, kollaborativ og selvstyret læring)

 

Kreditering

Lykke Brogaard Bertel, Mette Møller Jeppesen og Sanne Lisborg
  • Andersen, A. S., & Kjeldsen, T. H. (2015). Theoretical Foundation of PPL at Roskilde University. I A. S. Andersen, & S. B. Heilesen (red.), The Roskilde Model: Problem-oriented Learning and Project Work (s. 3-16). Springer. Innovation and Change in Professional Education Bind 12
     
  • Boud, D., & Feletti, G. (1997). The challenge of problem-based learning. London: Kogan Page.
     
  • Danmarks Evalueringsinstitut EVA (2021). Inspiration til fagligt samspil på stx på eva.dk.
     
  • Hmelo-Silver, C. (Ed.) (2015). The process and structure of problem-based learning. In A. Walker, H. Leary, C. Hmelo-Silver, & P. Ertmer (Eds.), Essential readings in problem-based learning: Exploring and extending the legacy of Howard S. Barrows (pp. 1-3). West Lafayette, IN: Purdue University Press.
     
  • Holgaard, J. E., & Kolmos, A. (2021). A Guide to Facilitate Development of: Progression of PBL Competences. Aalborg Centre for Problem Based Learning in Engineering, Science and Sustainability under the auspices of UNESCO.
     
  • Holgaard, J. E., Ryberg, T., Stegeager, N., Stentoft, D. & Thomassen, A. O. (2016) PBL – Problembaseret læring og projektarbejde ved de videregående uddannelser. 1. udg. 3. oplag. Samfundslitteratur.
     
  • Jeppesen, M. M., Henriksen, L. B., Routhe, H. W., & Kristensen, R. S. (2020). Projektarbejdet-Teknologi og Teknikfag. Systime Academic.
     
  • Kolmos, A., Bertel, L. B., Holgaard, J. E., & Routhe, H. W. (2020). Project types and complex problem-solving competencies: towards a conceptual framework. In 8th International Research Symposium on PBL (pp. 56-65). Aalborg Universitetsforlag.
     
  • Kolmos, A., & Fink, F. K. (2004). The Aalborg PBL model: progress, diversity and challenges (pp. 9-18). L. Krogh (Ed.). Aalborg: Aalborg University Press.
     
  • Kolmos, A., & Holgaard, J. E. (2017). Impact of PBL and company interaction on the transition from engineering education to work. In 6th International Research Symposium on PBL: Social Progress and Sustainability (pp. 87-98). Aalborg Universitetsforlag. 
     
  • Markula, A and Aksela, M. (2022) “The key characteristics of project-based learning: how teachers implement projects in K-12 science education,” Discip Interdscip Sci Educ Res, vol. 4, no. 1, Dec. 2022, doi: 10.1186/s43031-021-00042-x. 
     
  • Møller, M. (2022). Fra STEM-faglighed til STEM-kompetencer. MONA-Matematik-og Naturfagsdidaktik, 22(4), 8-30.
     
  • Ratcliffe, M., & Grace, M. (2003). Science education for citizenship: Teaching socio-scientific issues. McGraw-Hill Education (UK).
     
  • Savin-Baden, M. (2007) Management of change. Implementation of problem-based and project-based learning in engineering, In E. Graaff and A. Kolmos (Eds.) Management of change – Implementation of problem-based and project-based learning in engineering. Netherlands: Sense Publishers, p. 9-29.
     
  • Savery, J. (2015). Overview of problem-based learning: Definitions and distinctions. In A. Walker, H. Leary, C. Hmelo-Silver, & P. Ertmer (Eds.), Essential readings in problem-based learning: Exploring and extending the legacy of Howard S. Barrows (pp. 5-15). West Lafayette, IN: Purdue University Press.
     
  • F. C. Servant-Miklos, V., & Spliid, C. C. M. (2017). The construction of teaching roles at Aalborg university centre, 1970–1980. History of Education, 46(6), 1-22. https://doi.org/10.1080/0046760X.2017.1360402
     
  • World Economic Forum (2023) Future of Jobs Report 2023.WEF_Future_of_Jobs_2023.pdf (weforum.org)
Siden er opdateret af emu-redaktionen
Rettigheder:

Tekstindholdet på denne side må bruges under følgende Creative Commons-licens - CC/BY/NC/SA Kreditering/Ikke kommerciel/Deling på samme vilkår. Creative Commons-licensen gælder kun for denne side, ikke for sider, der måtte henvises til fra denne side.
Billeder, videoer, podcasts og andre medier og filer på siden er underlagt almindelig ophavsret og kan ikke anvendes under samme Creative Commons-licens som sidens tekstindhold.