Didaktikken bag engineering

En designproces der giver engagerede elever

Engineering-didaktik med ideer og redskaber

Et engineering-forløb tager udgangspunkt i, at eleverne skal løse en konkret og autentisk problemstilling, og at de skal konstruere en praktisk løsning på denne problemstilling.

Engineering er dermed en designproces, der træner elevernes naturfaglige kompetencer (undersøgelse, modellering, perspektivering, og kommunikation), samtidig med, at de tilegner sig ny naturfaglig viden og oplever handlekompetence.

Læs engineering-didaktikken og få konkrete ideer og redskaber til din undervisning. Engineering-didaktikken integrerer ny viden og erfaringer, er mere praksisnær og inkluderer matematik.

Kapitel 1. Læsevejledning

De følgende kapitler beskriver en didaktik for engineering i grundskolen og opstiller rammer for, hvordan man kan planlægge og gennemføre en undervisning, der er inspireret af den måde, som ingeniører arbejder på.
Vi omtaler, hvordan undervisningen kan organiseres i projektforløb, hvordan den kan planlægges, hvilke mål den kan føre til, og hvordan en række delprocesser indgår fra start til slut i et samlet projektforløb, som vi kalder en engineering designproces (se kapitel 4).

Kapitel 1

Kapitel 2. Engineering - en faglighed i skolen

Vi lever i en tid, hvor teknologi og naturvidenskab gennemtrænger næsten alle aspekter af det moderne liv. De to fænomener udgør nøglerne til løsningen af menneskehedens mest påtrængende problemer nu og i fremtiden.
Men samtidig er den teknologiske udvikling selv en del af årsagen til, at vi har problemer som fx forurening og klimaændringer.
Derfor er det nødvendigt, at kommende generationer har tilstrækkelig kendskab til teknologi og naturvidenskab til dels at kunne deltage i offentlige diskussioner om samfundsrelevante problemstillinger, der relaterer til områderne, og til dels at være kritiske brugere af information med teknologisk og naturvidenskabeligt indhold, som har betydning for deres liv.
Det udbytte af undervisningen, som engineering kan bidrage med, kan opsummeres i kravet om, at uddannelsessystemet skal bibringe eleverne ”teknologisk dannelse”.

Kapitel 2

Kapitel 3. Engineering i STEM

Både engineering og teknologi indgår i de fire fagområder, der omtales samlet med forkortelsen STEM. I dette kapitel beskriver vi engineerings rolle i forhold til de øvrige tre områder i STEM: science (naturfag), teknologi og matematik.
Udtrykket STEM bruges i mange sammenhænge og dermed i mange forskellige betydninger, og det er ikke altid klart, hvad man skal lægge i udtrykkene STEM eller ”STEM-undervisning”. Derfor vil vi i dette kapitel uddybe, hvad vi mener med STEM. Hvornår er noget STEM-undervisning, og hvad er det essentielle? Hvorfor er STEM – og dermed engineering som en del af STEM – et centralt og vigtigt begreb for fremtidens undervisning?

I den sammenhæng er der to vigtige pointer:
1. Man kan undervise i engineering – eller i matematik eller naturfag – uden at der er tale om STEM-undervisning (forklaring følger).
2. Engineering-didaktikken er et oplag

Kapitel 3

Kapitel 4. Engineering - hvad er det?

Engineering er en designproces til systematisk og videnbaseret problemløsning.

Udgangspunktet for engineering som didaktik i skolen er den måde, ingeniører arbejder på. Ingeniører er blandt samfundets centrale aktører, når der skal løses tekniske problemer eller udvikles nye teknologiske processer og
produkter.

Kapitel 4

Kapitel 5. Engineering-kompetencer

Dette kapitel beskriver, hvilke engineering-kompetencer eleverne træner og udvikler, når engineering er en del af undervisningen, både i monofaglige og tværfaglige sammenhænge. Engineering-kompetencer relaterer sig til og viser sammenhænge mellem de eksisterende kompetenceområder i matematik og naturfagene (biologi, fysik/kemi, geografi og natur/teknologi) jf. Fælles Mål.
Formålet med at beskrive ”nye” engineering-kompetencer er at tydeliggøre, hvilke fagspecifikke kompetencer eleverne har mulighed for at træne i hver af de syv engineering-delprocesser (beskrevet i kapitel 4), samt at udarbejde en fælles og forsimplet kompetenceramme for det tværfaglige samarbejde mellem matematik og naturfagene.
Relevansen af engineering-kompetencer forstærkes yderligere, fordi problembaseret undervisning som fx engineering giver eleverne mulighed for at udvikle kompetencer gennem handlinger, når de i gruppearbejde anvender deres faglige viden og færdigheder på at finde løsninger på autentiske problemstillinger.

Kapitel 5

Kapitel 6. Modellering i engineering

Når man arbejder med engineering eller andre designprocesser, spiller modeller og modellering en central rolle. Når der skal udvikles nyt, starter det oftest som en ide.
For at blive til noget konkret skal denne ide udvikles i en modelleringsproces, som fx begynder med visualisering gennem skitser og tegninger, som vi her vil omtale som modeller. I dette kapitel skulle det gerne blive klart, hvorfor det er vigtigt for læreren at holde fast i, at kodeordet er ”model”, og hvorfor elevernes tegninger bør betragtes som modeller.

Kapitel 6

Kapitel 7. Den gode engineering-udfordring

I dette kapitel beskriver vi, hvad der kendetegner en god engineering-udfordring i et STEM-fagligt problemfelt, og den store betydning, som rammesætningen har for et vellykket engineering-forløb.

Kapitel 7

Kapitel 8. Lærerens rolle, stilladsering og evaluering

Engineering-aktiviteter udfordrer traditionelle måder at tilrettelægge og gennemføre naturfagsundervisning på, da engineering er organiseret som problemorienteret projektarbejde. Dermed ændres lærerens rolle så den understøtter elevernes arbejde gennem den iterative designproces.

Kapitel 8

Kapitel 9. Design et engineering-forløb

I dette kapitel får du præsenteret didaktiske redskaber, som understøtter planlægning af et engineering-forløb.
Først præsenterer vi en samlet didaktisk ramme for engineering-forløb, udfoldet som en række didaktiske pejlemærker, som er centrale ved planlægningen af forløb. Herefter introducerer vi et konkret planlægningsværktøj til læreren, og til sidst finder du en liste med kriterier, som du kan bruge, hvis du ønsker at redesigne et eksisterende undervisningsforløb eller vurdere kvaliteten af andres engineering-forløb.

Kapitel 9

Kapitel 10. Engineering og andre undervisningstilgange

Engineering er et nyt element i naturfagsundervisningen i grundskolen. Men engineering er langtfra den eneste ide, der er på banen. Flere andre aktuelle ideer og pædagogiske slagord er på vej ind i skolen. For at afklare forholdet mellem engineering og anden nytænkning sammenligner vi i dette kapitel engineering med seks andre nyere tilgange til undervisning. I slutningen af kapitlet findes en oversigt over forskelle og ligheder mellem de nye tilgange.

Kapitel 10

Alle kapitler samlet

Engineering i skolen
- hvad, hvordan og hvorfor?

Alle kapitler

Engineering design processen

I engineeringundervisningen er arbejdsprocesserne organiseret i 7 delprocesser, som vi samlet kalder for Engineering design processen.

De 7 delprocesser skal ses som delprocesser man skal igennem, men i den rækkefølge og med det antal gentagelser som giver mening for den enkelte arbejdsgruppe. Dermed vil der typisk være mange tilbageløb og spring mellem delprocesserne.

  • Forstå udfordringen: et engineeringforløb begynder med denne delproces, hvor læreren inddrager omverdenen gennem det narrativ, der rammesætter udfordringens sammenhæng med den omgivende verden.
  • Undersøge, Få ideer, Konkretisere, Konstruere og Forbedre: disse delprocesser gennemgår eleverne i den rækkefølge der giver mening for den enkelte gruppe. Ofte vil der være tilbageløb – fx genbesøges delprocessen Undersøge for at få mere viden om et specifikt område eller Få ideer genbesøges da test af prototypen viser at der kræves forbedringer.
  • Præsentere er altid afslutningen på et engineeringforløb. Her præsenteres arbejdsgruppernes løsningsforslag og både proces og læring diskuteres.

Læs mere om de enkelte delprocesser ved at klikke på figuren herunder.

Engineering i skolen er et samarbejde mellem Engineer the Future, VIA University College, Københavns Professionshøjskole og Astra, finansieret af Villum Fonden.

  • Astra
  • VIA-University College
  • EtF-Hvid baggrund
  • Villum Fonden
  • KP-Københavns Professions Højskole