Simulering som verktøy for å skape en praksisnær utdanning

hbea on 13. desember 2013

DSCF0353Tiina Komulainen er førsteamanuensis ved Institutt for industriell utvikling, hvor hun blant annet underviser i emnene kjemiteknikk og dynamiske systemer. I begge emnene bruker hun simulering som en sentral undervisningsmetode. Her forteller hun hvordan bruk av simulering kan bidra til en mer praksisnær utdanning for studentene, og gi studentene en bedre forståelse av hvilken rolle de forskjellige fagområdene spiller i arbeidslivet.

 

Simuleringene vi jobber med i undervisningen, er basert på olje-og gassprosesser i petroleumsindustrien. Ved alle olje- og gassanlegg er det et krav om å ha simulatorer som representerer prosessene som til en hver tid foregår på anlegget. Simulatormodellen vi jobber med her, følger oljen fra den hentes opp fra havbunnen, og til den er klar til å videresendes til et raffineri.

I undervisningen sprer vi simuleringsprosessen over to uker, hvor vi deler opp arbeidet i tre faser. Vi starter med en forelesning på en til to timer. Da beskriver jeg prosessen, og vi snakker om hva formålet er, hvordan de forskjellige fagområdene er representert i prosessen, og om sammenhengene mellom teori og praksis. Jeg forbereder de også på hvordan simuleringen skal utføres. De får utdelt oppgaver, og jeg demonstrerer hvordan dataprogrammet ser ut.

Deretter utfører studentene selve simuleringsarbeidet. Dette skjer i en egen datalab hvor programmet de bruker, K-Spice, er installert. Den første timen bruker studentene til introduksjonsoppgaver med programmet, og underveis diskuterer vi hva modellen handler om og hvordan den skal brukes. Deretter har de omtrent tre timer til selve simuleringsarbeidet. De løser oppgaver i par, slik at de må diskutere seg gjennom prosessen. Dette reflekterer også hvordan man jobber i arbeidslivet.

Til sist møtes vi til en debrief-workshop uken etter. Da utveksler de først erfaringer i grupper av 4-5, og diskuterer hvordan de har gått frem for å løse de forskjellige oppgavene. Deretter går vi gjennom oppgavene i plenum. Studentene presenterer ulike løsningsforslag ved tavla, og vi diskuterer de forskjellige svarene sammen. Det er dette studentene rapporterer at de lærer mest av.

OilSeparation_DynamicSimulationScenario

Skjermbilde fra simulatorprogrammet K-Spice

Gjennom slike simuleringer, får studentene øve seg på oppgaver som er praksisnære og industrielt relevante. Disse verktøyene brukes mye i industrien, så det er viktig at studentene får god innsikt i hvordan de fungerer. Simuleringsprogrammene som finnes er også ganske like, så når studentene har lært seg hvordan ett av dem fungerer, går det som regel raskt å lære seg andre versjoner.

Gjennom simuleringsprosessen får studentene også nye perspektiver på hvilken rolle forskjellige fagområder spiller i praktisk arbeid, som kjemi, prosessteknologi og automatiseringssystemer. De får også øve seg på å foreta profesjonelle vurderinger. Gjennom bruk av simuleringsprogrammet får de testet konsekvensene av å ta forskjellige faglige avgjørelser – for å bruke en analogi til simuleringer innen medisin, så ser de om pasienten overlever eller ikke. Hvis alle varsellampene blir røde og anlegget stenges, kan man starte på nytt og prøve igjen med simulatoren.

Til sist er samarbeidet og interaksjonen rundt simuleringsøvelsene viktig. Når de jobber sammen med simuleringsoppgaver, øver de seg på å kommunisere og formidle faget både skriftlig og muntlig.

De siste tre og et halvt årene har jeg jobbet med å forbedre simuleringsoppgavene på forskjellige måter. En viktig erfaring jeg har gjort er at man må finne en god struktur. Den pedagogiske modellen rundt simuleringen er viktig, og simuleringsoppgaven må være godt integrert i faget. Jeg har også endret tidsrammene rundt simuleringsoppgavene – det er bedre å legge prosessen over litt tid, enn å ha mange aktiviteter på en dag.

Da jeg startet, var jeg heller ikke oppmerksom på hvor viktig forarbeidet var. Når får elevene mye mer informasjon i forkant av simuleringen, oppgavene er mer utfyllende, og jeg har jobbet for å gjøre brukermanualene konkrete nok.

Tilbakemeldingene fra studentene i er hovedsak veldig positive. De uttrykker spesielt at de setter pris på måten dette reflekterer arbeid i industrien. Selv har jeg studert hvordan simulator trening utføres i arbeidslivet, og synes simuleringsoppgaver er en nyttig metode for å introdusere studentene til praktisk arbeid.

 

Tiina Komulainen er del av en forskergruppe i bioteknologi og medisinsk teknologi som har ambisjoner om å se på simulering i et tverrprofesjonelt perspektiv, inkludert helse- og velferdsteknologi og utdanningsvitenskap.

En av artiklene hennes om bruk av simulering i forskjellige ingeniørutdanninger kan du lese her:

Experiences on dynamic simulation software in chemical engineering education. 

Utvikling av begrepsforståelse gjennom studentinvolvering

hbea on 20. november 2013

resized7Christine Lindstrøm, førsteamanuensis ved Institutt for grunnskole- og faglærerutdanning, bestemte seg for å designe emnene i fysikk fra bunn av da hun begynte å undervise på HiOA høsten 2012. Hun legger gjennomgående vekt på studentinvolvering i undervisningen, gjennom bruk av metodene ‘peer instruction’, ‘flipped classroom’ og ‘just-in-time teaching’ (JiTT). Her forklarer hun hvordan hun jobber med disse metodene for å styrke lærerstudentenes begrepsforståelse i fysikk. Gjennom denne måten å undervise på, ønsker hun også å bevisstgjøre studentene på pedagogiske metoder de selv kan benytte når de er ute i praksis.

 

Jeg kombinerer tre ulike metoder i min undervisning. Det første er ‘flipped classroom’ (omvendt undervisning), som flytter førsteeksponeringen av fagmaterialet ut av selve undervisningsøkten. I stedet må studentene lese gjennom pensum i forkant, og se relevante videoer på nett.

Det andre er ‘just in time teaching’. Dette betyr at studentene gjør noen oppgaver i forkant av timen, og forteller meg hva fra pensum som er vanskeligst og hva de undrer seg over. Denne informasjonen bruker jeg til å danne meg et bilde av hva studentene ser ut til å ha forstått, hva de ikke har forstått, og hva de lurer på. Med utgangspunkt i læringsmålene for økten, kan jeg dermed lage et undervisningsopplegg som fokuserer på det elevene faktisk trenger hjelp til å forstå.

Det tredje verktøyet er ‘peer instruction’, som jeg bruker sammen med småforelesninger. Peer instruction er utviklet for å bidra til bedre begrepsforståelse, spesielt begreper som er vanskelige for studenter å forstå. Først stiller jeg studentene et spørsmål, for eksempel et flervalgsspørsmål eller noe de må regne ut. Jeg bruker en digital plattform som lar meg stille spørsmålet elektronisk, slik at oppgaven dukker opp på studentenes mobile enheter. Først får de to minutter til å tenke og svare individuelt. Svarene kan jeg se på min iPad. Hvis jeg ser at mindre enn cirka 85% har valgt riktig svar, kan jeg sette studenter med forskjellige svar sammen i par. Så diskuterer de oppgaven sammen, og det er dette som er selve ‘peer instruction’-delen. Etter noen minutter med diskusjon, avgir de et nytt svar på det samme spørsmålet. I de aller fleste tilfellene øker svarprosenten betraktelig. Til slutt får studentene se svarfordelingen fra både første og andre svarrunde. Studentene forklarer hvordan de resonnerte da de svarte, og vi diskuterer hvilket svar som er riktig, og hvorfor.

Jeg ser tre fordeler ved å bruke disse undervisningsmetodene. For det første hjelper det å styrke studentenes begrepsforståelse, blant annet ved å identifisere misoppfatninger. For det andre resulterer det i bedre bruk av tiden jeg har med studentene, fordi jeg kan fokusere økten på spørsmålene og temaene studentene har størst behov for å diskutere. For det tredje muliggjør det tilpasset opplæring, fordi jeg får et veldig godt inntrykk av hva de har forstått og ikke forstått, og hva de lurer på. Det siste er viktig for studentenes motivasjon, siden jeg kan rette undervisningen mot spørsmål de er interessert i og undrer seg over.

Jeg har brukt mye tid på å utvikle undervisningsopplegget, og å tilpasse teknologien. Det ligger enorme muligheter i å bruke teknologi, men pedagogikken må komme først. Målet er at studentene skal lære, og min jobb er å tilrettelegge den prosessen. Hvis man vil prøve ut disse metodene i klasserommet, er det lurt å ta små steg og prøve det ut forsiktig, for eksempel ved å stille ett peer instruction-spørsmål i hver økt, og få litt hjelp av noen som har gjort det før. Det er vanlig at man må prøve seg fram litt, men hvis man starter i det små, får det ikke så store konsekvenser om det ikke går perfekt første gangen.

Selv om hovedstrukturen og prinsippene i undervisningen min har ligget fast, har jeg brukt tilbakemeldinger fra studenter og refleksjon over egen praksis for å systematisk videreutvikle undervisningsmetodene. Jeg bruker også en internasjonalt etablert diagnostisk test som pre- og posttest til fysikk-kursene, for å evaluere hva studentene lærer gjennom kurset.

Før jeg begynte, advarte kolleger meg om at jeg ikke ville få studenter til å lese før timen – hvilket jeg nå har et forskningsbasert grunnlag for å være uenig i. I studentenes evalueringer kommer det fram at det å lese boka i forkant er noe av det viktigste de gjør for at de skal lære. De ser gjennom praktisk erfaring at det å lese før timen har en bestemt hensikt, og at det å ikke lese får konsekvenser. Studentene ser også at det å være aktive i timen og jobbe med stoffet styrker læring.

 

I denne videoen kan du lære mer om hvordan Lindstrøm bruker den digitale plattformen ‘Learning Catalytics’ i undervisningen: 

 

Mer informasjon om ‘peer instruction’ får du i dette foredraget av Eric Mazur (Harvard University), «Confessions of a Converted Lecturer»: