Att förstå är att se mönster

IT som hjälpmedel för visualisering, simulering och vägledning

Peter Gärdenfors, IT i skolan - mirakelmedicin eller sockerpiller?

 

Information kontra kunskap

Ett talesätt är att bildning är det som blir kvar när man glömt vad man lärt sig. Men är inte detta en paradox? Hur kan det vara någon kunskap kvar när man glömt den?

 

Förklaringen till paradoxen är det synsätt vi vanligtvis tillämpar på begreppen kunskap och information. Dessa begrepp är abstrakta och för att göra dem mer handfasta använder vi, nästan omärkligt, bildspråk när vi talar om dem. Den dominerande metaforen för information är att den överförs från "sändare" till "mottagare". Informationen som man vill "överbringa" förpackas i ord eller bild, packas upp av mottagaren och "lagras" som i en byrå. Informationen överförs i form av någon "kod" som kan vara vanligt språk eller en kod i en dator. Meddelandet finns där oberoende av mottagaren och skall bara "tas emot" och "avkodas' av denne.

 

Att lära sig något innebär enligt detta synsätt att man lagrar informationen någonstans. Man "har" information på samma sätt som man har skor i garderoben och äpplen i källaren. Att glömma något betyder följaktligen att det "tas bort" ur lagret. Därför låter det absurt att säga att bildning är vad som blir kvar när man har glömt allt.

 

Som en av fördelarna med IT i lärandet betonas att eleven får effektiv tillgång till information. Kritiker påpekar att det inte är information som är målet för lärande utan kunskap. Den information som finns i datorer och andra lådor blir inte kunskap av sig själv – eleven måste arbeta aktivt med materialet. Kunskap är information som har tolkats, värderats och satts in i ett sammanhang.

 

Jag är inte övertygad om att IT i den form den används i undervisning bidrar till bättre kunskapsinhämtande än traditionella metoder. Datorer och andra tekniska hjälpmedel gör att elever kan få tag i information betydligt snabbare och effektivare än vad som varit möjligt tidigare. Det är så lätt att tro att bara för att information finns tillgänglig i ett yttre medium så har vi motsvarande kunskap (sändare-mottagare-metaforen igen). Men datorerna kan sällan hjälpa till med att tolka och värdera informationen. Det hjälper inte att jag har Heines samlade skrifter på tyska i bokhyllan om jag inte kan tyska. Det hjälper inte att jag kan hämta fram alla van Eycks tavlor via Internet om jag inte kan förstå symboliken i bilderna.

 

Faran med informationssamhället är att den tolkande förmågan undervärderas. Hur skall den enskilde eleven som sitter framför sin dator kunna lära sig skilja på information och desinformation? Hur skall informationen kunna förädlas till något som liknar kunskap? För detta krävs omfattande handledning och träning i källkritik. Det krävs också att informationen sätts in i ett sammanhang så att den blir begriplig och användbar. Datorerna kan inte åstadkomma något av detta.

 

Förståelse

Att förse elever med information är en ytlig form av undervisning. Att hjälpa dem att nå kunskap genom att träna dem att tolka och värdera informationen är en betydligt bättre form. Men den bästa formen av lärande är den som leder till att eleverna förstår det material de lär. En fråga som knappast analyserats i den moderna debatten är i vad mån IT kan bidra till ökad förståelse av det som skall läras in.

 

En ny insikt är ofta kopplad till en tydlig aha-upplevelse. Men vad händer egentligen i huvudet när man förstår något? Det verkar som om ingen kan svara på detta – den moderna forskningen i stort sett har förbigått förståelsens funktion och dess roll i lärandeprocessen.

 

Enligt min uppfattning förstår man något när man ser ett meningsfullt mönster i en mängd fall inom en kunskapsdomän. Till exempel, ett barn som plötsligt förstår att bokstäverna i en text svarar mot enskilda språkljud har i princip knäckt läskoden. Resten är träning. Aha-upplevelsen uppstår när bitarna faller på plats.

 

Det finns mönster på alla nivåer – från konkreta till extremt abstrakta. Men den stora fördelen med att se ett mönster är man kan tillämpa det på nya problemställningar. En elev som har förstått ett samband kan inte bara svara på frågor som hämtas direkt ur läromaterialet utan kan använda det i nya typer av uppgifter. Ju djupare förståelse, desto mer kan man generalisera sin kunskap. En elev som har förstått är också mycket bättre på att förklara ett kunskapsområde för andra. Med andra ord, den som har förstått kan undervisa.

 

Bildning består i de mönster man har tagit till sig. Mönstret kan finnas kvar även om de fakta som byggde upp det har glömts bort.

 

Samspel mellan teori och erfarenhet

Om nu förståelse är att se mönster, hur skall man då kunna hjälpa en elev att upptäcka de relevanta mönstren inom ett kunskapsområde? Enligt en konstruktivistisk syn på lärandet, i Piagets anda, behöver eleverna inte någon hjälp att se mönstren utan de kommer att hitta dem själva om man bara förser dem med det rätta materialet.

 

I modern pedagogik har man insett att detta inte är det bästa sättet. Ett renodlat konstruktivistiskt synsätt ställer för stora krav på elevernas kapacitet att själva finna de mönster som det tagit forskare hundratals år att ställa samman. En lärare som presenterar de teoretiska sambanden inom ett område visar på abstrakta mönster som kan tillämpas på ett kunskapsmaterial. Det kan exempelvis vara ett fysikaliskt samband eller en grammatisk regel. Problemet är att för att det teoretiska mönstret skall få något innehåll måste det kunna tillämpas på mer konkret material. Det är alltså nödvändigt att eleven har ett tillräckligt rikt erfarenhetsmaterial för att kunna ta till sig teorin. Mönstret ges mening genom att det förankras i konkreta aktiviteter. Förståelse bygger på ett intrikat samspel mellan teoretisk kunskap och erfarenhet.

 

Under många tusen år innan böcker fanns var det mäster-lärlingssystemet som var det dominerande sättet att överbringa kunskap. Man lärde sig ett yrke genom att göra som mäster gjorde – verkligheten hanterades direkt. Kunskapen var en erfarenhetskunskap. Den språkligt förmedlade kunskapen var bara ett stöd till den praktiska handlingen. Och det var magert med teoretiska modeller.

 

Den skolform som har funnits de senaste fem hundra åren efter den gutenbergska revolutionen har varit fokuserad på läsande och teoretisk kunskap. Inhämtande av praktiska erfarenheter har spelat en förhållandevis liten roll. Skolan betonar verbaliserad kunskap.

 

På högre skolstadier presenteras kunskap som teorier, ofta i form av ekvationer eller andra symboliska system. Många elever klarar sig genom de teoretiska delarna genom att mekaniskt lära sig att hantera formlerna - sällan får de kunskap i någon djupare bemärkelse. Hur många har inte klarat fysikproven genom att bara stoppa in värden i ekvationer, utan att förstå vad ekvationerna står för i verkligheten?

 

Hur skall man då kunna använda IT för att öka elevernas förståelse av ett kunskapsmaterial? Målet bör vara att utveckla pedagogiska metoder som utnyttjar de nya tekniska hjälpmedlen för att få en samverkan mellan teori och erfarenhet. Jag tror att de tekniska systemens potential inom detta område är i hög grad outnyttjad. Redan min grova skiss av vad som händer när man förstår leder till tydliga rekommendationer om hur IT skall användas i undervisningen. Jag skall peka på möjligheterna att utnyttja IT för visualisering, simulering och vägledning.

 

Den traditionella skolan har en tendens att fokusera på den teoretiska kunskapen. Den erfarenhetsmässiga kunskapen ges betydligt mindre utrymme. Skälen är ekonomiska och etiska: det tar tid att skaffa lämpliga erfarenheter, det är resurskrävande och det är ofta farligt. Det vore exempelvis mycket besvärligt att ge eleverna i grundskolan direkt erfarenhet av hur människokroppen fungerar inuti.

 

En stor fördel med IT är att den kan användas för att ge eleverna en virtuell erfarenhet, framför allt genom olika former av simuleringar och rollspel. Denna virtuella erfarenhet kan förankra den teoretiska kunskapen och därmed leda till ökad förståelse av kunskapsdomänen.

 

Visualisering

Vi uppfattar mönster framför allt med seendet. Även när det gäller att förmedla abstrakta teoretiska samband är visualisering en oslagbar metod att underlätta förståelsen. En tredjegradsfunktion blir plötsligt begriplig när den ritas som en graf i ett koordinatssystem; en kemisk molekylstruktur blir lättare att minnas om den presenteras som en tredimensionell modell; och samspelet mellan tillgång, efterfrågan och priser inom ekonomin blir gripbart om det framställs som kurvor i ett diagram. Genom att teoretiska samband på detta sätt kan knytas till deras visuella erfarenhet, kommer elevernas förståelse att avsevärt förbättras.

 

IT erbjuder stora möjligheter att skapa och presentera visualiseringar inom de flesta kunskapsområden. Inom multimedia, som redan fått stor genomslagskraft i pedagogiska sammanhang, hanterar man parallellt flera informationskoder. På datorns skärm kan man samtidigt ha ett textdokument, grafiska illustrationer som kompletterar texten, rörlig film som illustrerar texten, och ljud som kommenterar filmen. Denna teknik används t.ex. i de moderna elektroniska uppslagsverken. Ett uppslag om en fågel kan då, förutom en text och en bild som i traditionella böcker, innehålla en filmsekvens som visar fågeln i flykt och en ljudsnutt med fågelns läte.

 

Men visualiseringar kan också användas inom exempelvis språkundervisning. I traditionella lexika förklaras ord med hjälp av andra ord. Men det finns också bildlexika, pictionaries där en del ord förklaras med hjälp av bilder. Med hjälp av IT kan man utveckla multimedia-lexika, mmictionaries, där orden förklaras med hjälp av det medium som passar bäst eller genom en kombination av media. Genom att utnyttja videosnuttar kan man exempelvis förklara skillnaderna mellan olika rörelseverb i engelskan, som strut, stroll, stride, slanter, etc.

 

Simulering

Som ett andra exempel på ett pedagogiskt IT-verktyg med stor potential att stödja elevernas förståelse vill jag hålla fram simuleringsprogram. En simulering innebär att man ersätter ett händelseförlopp i verkligheten med en dynamisk modell där de väsentligaste variablerna finns med. Man kan säga att simuleringar är en form av visualiseringar – nämligen visualiseringar av dynamiska system.

 

Ett välgjort simuleringsprogram gör det möjligt att presentera kunskap på ett lättillgängligt sätt. Det förlopp man vill simulera kan omvandlas till ett format som blir lättare att förstå. Man kan exempelvis på ett par minuter grafiskt simulera en geologisk process som i verkligheten skulle ta miljontals år.

 

Inom utbildningar av flygplanspiloter har man länge använt sig av simulatorer. På simulatorns fönster spelas en verklighetstrogen scen upp och vad som visas bestäms av vad eleven gör vid spakarna. Det är dyrt och farligt för en nybörjare att flyga ett flygplan. I en simulator kan man krascha hur många gånger som helst utan att något allvarligt händer.

 

Datorspelsindustrin har redan tagit fram flera typer av simuleringsprogram som blivit oerhört populära. Ett intressant exempel är SimCity där användaren kan bygga upp en komplex virtuell stad, med vattenledningar, elförsörjning, vägar, skolor, industrier, etc. Målet är att få det dynamiska system som staden representerar i balans så att livet i staden utvecklas på ett harmoniskt sätt. Det får inte finnas för lite elektricitet eller för dyra vägar. Även om SimCity erbjuder en stiliserad bild av en verklig stad, lär sig ungdomar som spelar det många aspekter av hur en stad fungerar som de inte kan läsa sig till i böcker.

 

En simulering ger aldrig en fullständig bild av verkligheten. I en flygplanssimulator kan man inte känna de krafter som ett verkligt flygplan utsätts för och i spelhallens snowboardrace får man inte uppleva kylan i ansiktet eller smärtan vid ett fall. Men genom att eleven själv interaktivt kan styra ett antal olika variabler kan man få en ganska rik erfarenhetsmässig kunskap av olika orsakssamband.

 

Den virtuella världen i en simulator kan komplettera den verkliga genom att ge en bild av en mängd situationer som man av olika skäl inte kan låta eleven uppleva på riktigt. Sådan erfarenhetskunskap blir mycket mer påtaglig och fastnar i minnet på ett annat sätt än vad man kan läsa sig till i form av abstrakta teorier. Men å andra sidan kan teorierna hjälpa till vid tolkningen av erfarenheterna. Samspelet mellan teori och erfarenhet är nödvändigt för att skapa en förståelse av materialet.

 

Simuleringar behöver inte göras med datorer. Rollspel erbjuder en form av simuleringar av sociala interaktioner som kan ge eleverna virtuella erfarenheter som de kan utnyttja i verkligheten. Rollspel kan med fördel användas inom exempelvis språkinlärning: Man kan simulera interaktionen i en butik, på järnvägstationen, hotellet, etc. På så sätt får eleverna erfarenhet av att använda de utländska glosorna i ett meningsfullt sammanhang, även om det är spelat. Denna form av språkinlärning är mycket mer effektiv än traditionellt glospluggande.

 

Med simuleringarnas hjälp kan datorn göra en ny typ av mäster-lärling-relation möjlig. Den blir då ett verktyg i interaktionen mellan lärare och elev och inte bara en ersättning för en lärare. Genom att införliva simuleringen i lärandet kan man skapa ett aktivt stöd till den egna tankeprocessen, som i förlängningen kan bli ett lika kraftfullt redskap som miniräknaren eller skissblocket.

 

Jag tror att om fler erfarna lärare kunde fås att inse vad som går att göra med simuleringssystem och ges en förståelse av deras potentiella roll i inlärningsprocessen, så skulle vi kunna utveckla pedagogiskt goda IT-verktyg inom många av skolans områden. Det finns mycket att lära från datorspelens framgångar som kan tillämpas inom olika utbildningar.

 

Vägledning

En god lärare kan aldrig ersättas av ett datorprogram. Han eller hon behövs inte så mycket för att förmedla fakta, men för att förklara samband – att lyfta fram de mönster som eleverna behöver se för att förstå det de lär sig. Läraren kan se om en elev förstår – det kan inte en dator. Hon eller han behövs också för att följa elevernas lärandeprocess och för att ingripa när någon har hamnat på fel spår. Lärarens vägledande funktion kan inte överskattas.

I brist på mänskliga resurser, kan dock en del av vägledningen övertas av IT-verktyg. Den engelska pedagogen Diane Laurillard skriver i sin bok Rethinking University Education: A Framework for the Effective Use of Educational Technology om intelligent tutoring systems – datorprogram som fungerar som virtuella handledare. Laurillard tänker sig att ett sådant system består av tre delar: (1) Ett pedagogiskt IT-program, exempelvis ett simuleringsprogram, som presenterar ett kunskapsmaterial för eleven. (2) Ett program som övervakar de misstag som eleven gör. De flesta fel har gjorts av andra tidigare. Mycket av en erfaren lärares yrkeskunskap består i att förstå hur en elev har tänkt fel i arbetet med en viss uppgift och på grundval av detta veta hur man skall leda eleven rätt. Laurillards tanke är att man i ett tutoring system skall kunna hantera de vanligaste feltyperna så att programmet kan identifiera vilken typ av misstag en elev har gjort och komma med råd om vad som är den rätta metoden att lösa uppgiften. (3) Slutligen ett program som följer elevens individuella inlärningsstil. Programmet lär sig vilken typ av uppgifter som eleven har problem med, vilken presentationsform som eleven lättast tar till sig, osv, och det anpassar sig efter elevens interaktion med tutoring systemet.

 

Det är naturligtvis kostsamt och förenat med stora svårigheter att konstruera ett fungerande simuleringsprogram eller ett tutoring system för ett kunskapsområde. En programmerare som skall skapa detta behöver samarbeta dels med erfarna lärare som bidrar med erfarenhet om vanliga fel och individuella lärstilar och dels med kognitionsforskare som har kunskap om samspelet mellan design, perception, begreppsbildning och inlärning.

Men om målet för användandet av IT i skolan är att skapa verktyg som leder till att eleverna förstår det de skall lära sig, måste vi ha visioner. Min rekommendation är att vi skall använda IT för att konstruera pedagogiska hjälpmedel som stödjer visualisering, simulering och vägledning.