Rhapsode – design, brug og virkning

Denne rapport præsenterer resultaterne af et følgeforskningsprojekt som Læremiddel.dk i samarbejde med Tomas Højgaard (Aarhus Universitet) har gennemført i forbindelse med et projekt, hvor Københavns Kommune afprøvede det adaptive Læremiddel, Rhapsode, i matematikundervisningen i 4. og 9. klasse. Adaptive teknologier forsøger at skabe og optimere et skræddersyet læringsforløb ved hjælp af dynamiske ændringer i systemets respons baseret på brugerens interaktioner (Liu et al, 2017). Forskningsindsatsen i projektet var todelt: Dels gennemførtes et interventionsprojekt som i dialog mellem lærere og forskere/læringskonsulenter, iterativt har forsøgt at nå frem til nye didaktiske designs med inddragelse af Rhapsode. Dels gennemførtes et følgeforskningsprojekt, som havde til formål at undersøge Rhapsodes potentiale som læremiddel i sig selv, lærere og elevers brug af læremidlet samt at kortlægge elevers faglige udbytte, forståelse for egen læring og læreproces samt self-efficacy før og efter indsatserne. En kombineret læremiddelanalyse af forholdet mellem mål, udtryk, aktiviteter og indhold i Rhapsode bidrager med en dybere indsigt i læremidlets adaptive interaktionsdesign. Formålet med Rhapsode er at fremme matematikfaglig læring med vægt på struktureret videnstilegnelse. Til grund for dette formål ligger et syn på menneskers læring og hukommelse, der kan beskrives som en ”læringsbrøk”. Læremidlets kvalitet er defineret ved forholdet mellem læringsudbytte (tæller) og undervisningstid (nævner). Læremidlets udtryk repræsenterer dets indhold, og dets aktiviteter rammesætter elevernes arbejde med og fortolkning af indholdet. Derfor er der en nær sammenhæng mellem udtryk, aktiviteter og indhold. Således repræsenterer Rhapsodes minimalistiske design ud fra cognitive load theory (CLT)-principper et højstruktureret indhold, mens de prioriterede aktiviteter fastlægger, hvad der er kerne og periferi.Dette faglige formål med læremidlet prioriterer de højstrukturerede dele af faget, der gør det muligt at gennemføre en undervisning, som er lettere at kontrollere, effektivisere og dokumentere. Det hænger sammen med et dannelsessyn, hvor den kognitive træning og udvidelse af hukommelsen prioriteres, fordi den eksplicitte og deklarative viden, man kan sætte ord på og anvende ved prøver og eksaminer, tilskrives en central værdi. Det forholdsvist snævre formål og prioriteringen af kognitiv træning skal vurderes i lyset af, at Rhapsode er designet som et bidrag til en bredere tilrettelagt matematikundervisning.Rhapsodes udtryk er kendetegnet ved et stramt, minimalistisk design. Det er designet ud fra Richard E. Mayers principper for multimodal repræsentation, der har til hensigt at maksimere tilgængelighed og minimere distraktion (Mayer, 2001 & 2003; Moreno & Mayer 2007). Resultatet er udtryk med korte analytiske sætninger, konsekvent brug af konvergerende modaliteter (typisk verbalsprog, billede, diagram, symbolsprog og signalfarver), at udtrykket ikke indeholder overflødige tegn (ord, lyde eller billeder), valgbar oplæsningsfunktion, nærhed mellem ord og billede (spatial kontiguitet), simultan brug af ord og billeder (temporal kontiguitet) samt grafisk styring af brugerens opmærksomhed.Brugen af Area9’s algoritme i Rhapsode er i skrivende stund i en pilotfase i folkeskoleregi. Derfor er det endnu et åbent spørgsmål, om data om elevernes adfærds- og forståelsesmønstre over tid bliver retningsgivende for målstyring i Rhapsode, der afspejler den overordnede ambition om effektiv videnstilegnelse. Algoritmens funktioner understøtter bestemte adfærdsmønstre, og derfor vil der ikke blive formuleret åbne og undersøgelsesorienterede indgangsmål med mindre man vælger at supplere læremidlet med andre formål og designstrategier, der prioriterer en mere eksplorativ tilgang til anvendt matematik i relation til komplekse fænomener og problemstillinger i fagets omverden.Gennem data fra Rhapsode og skærmoptagelser af 4. klasse elevers interaktion med læremidlet blev det undersøgt dels, hvordan læremidlet håndterer elever med forskellige forudsætninger (med forskellige kombinationer af høj/lav matematisk kompetence, self-efficacy og høj/lav motivation for matematikfaget) og dels, hvordan eleverne håndterer læremidlets måde at præsentere indhold og opgaver. Det viser sig, at specielt self-efficacy synes at være en vigtig faktor for elevernes udbytte af at arbejde med Rhapsode. Når eleverne arbejder individuelt med det adaptive læremiddel lægges der pres på elevens vedholdenhed, tro på egne evner og motivation, da læremidlet bliver ved med at presse eleverne til sværere områder og mange gentagelser af de ting, eleverne ikke mestrer. Desuden skal eleverne selv trække hjælp fra læremidlets ressourcer, når de får problemer, og det forsømmer eleverne i 4. klasse typisk.Med udgangspunkt i test- og spørgeskemabesvarelser undersøges om brug af Rhapsode hænger sammen med ændringer i elevernes matematiske kundskaber, egenopfattede kompetence og faglig motivation. Eleverne på 9. klassetrin viser en statistisk signifikant fremgang i forsøgsperioden. Godt 50% af eleverne viser fremgang, og få oplever tilbagegang. Vi kan dog ikke skelne hvor meget af fremgangen, der skyldes naturlig progression (dvs. hvordan eleverne havde udviklet sig uden indsatsen) og hvor meget, der skyldes brug af læremidlet med det anvendte design. På 4. klassetrin er der tendenser til en fremgang ud over den udvikling man ville forvente på 4. klassetrin, men fremgangen er samlet set ikke statistisk sikker. Det insignifikante resultat kan dog skyldes, at der er lav statistisk power (pga. det lave deltagerantal) til at påvise en lille positiv udvikling. Hverken elevernes egenopfattede kompetence eller motivation viser ændringer relateret til brug af Rhapsode. Disse resultater skal læses i lyset af det begrænsede omfang, eleverne har benyttet Rhapsode – en forsøgsperiode på et skoleår og en skolegang påvirket af Covid-19.I den resterende kvalitative del af rapporten analyseres, hvordan et didaktisk design af matematikundervisning udfoldes og forstås, når et adaptivt læremiddel, Rhapsode, inddrages. Analyserne er struktureret i et almen didaktisk perspektiv med fokus på lærerroller, aktiviteter, organisering mv. og en fagdidaktiske del med fokus på matematikfaglige mål og specifikke fagdidaktiske metoder.Projektet viser, at lærernes didaktiske design i matematikundervisningen ændres, når Rhapsode anvendes i timerne. Dette skyldes læremidlets udgangspunkt i, at det er designet til at varetage flere lærerfunktioner ved både at forklare nyt stof, stille spørgsmål i relation hertil samt bidrage til en tidslig progression gennem - eller snarere rundt i - stoffet. Læremidlet fungerer derfor ikke optimalt, hvis det alene anvendes som erstatning for et traditionelt træningselement i undervisningen. Imidlertid ser flere lærere en stor fordel i alligevel at assimilere Rhapsode i den vanlige undervisning ved at lade læremidlet erstatte gruppe-, par- eller indviduelt arbejde med øvelser i det af læreren introducerede indholdsområde for dagen. Dette frigør efter mange læreres mening tid til at hjælpe elever med særlige vanskeligheder eller til at arbejde med udvalgte grupper af elever i timerne.Et andet meget tydeligt fremtrædende tema ses i forståelserne af adaptation og differentiering. Både lærere og elever synes nemlig at forvente, at Rhapsodes adaption består i differentiering af opgaver, aktiviteter og forklaringer i forhold til enkeltelevens faglige niveau. En sådan forventning må nødvendigvis skuffes, idet læremidlet ikke adapterer ved at stille lettere eller vanskeligere opgaver til eleverne eller ved at forklare stoffet på forskellig vis eller gennem forskellige modaliteter fx. Derimod består adaptionen alene i at stille eleven spørgsmål i de områder af stoffet, som eleven viser vanskeligheder ved og derfor svarer forkert på. Fagligt stærke elever vil derfor hurtig kunne afslutte arbejdet i Rhapsode, mens de fagligt mere udfordrede vil opleve, at Rhapsode “aldrig slutter”. Forskellige grupper af elever på tværs af klasser vurderer derfor læremidlet ganske forskelligt. Der synes dog at kunne anes en forskel mellem de to klassetrin, hvor de yngste elever forholder sig mere skeptiske til læremidlet end de ældste.I den fagdidaktiske del af undersøgelsen analyseres Rhapsodes potentialer i forhold til a) færdighedsorienteret matematikundervisning, b) forståelsesorienteret matematikundervisning og c) kompetenceorienteret matematikundervisning. Analyserne viser, at Rhapsode har et potentiale i forhold til at flytte undervisningens fokus fra færdighedsorienteret til forståelsesorienteret undervisning. Dette kræver at Rhapsode anvendes i begyndelsen af en lektion og ikke blot til afsluttende færdighedstræning i den sidste del af lektionen, hvilket var den mest udbredte brug i projektperioden. Analyserne viser samtidig, at ingen af lærerne i projektet har forsøgt at benytte Rhapsode til at varetage den matematikfaglige kompetenceudvikling, som alle udviklingsforløb i projektet var født med som læringsmæssigt omdrejningspunkt, og som de blev undervist i inden hvert forløb. Det betyder selvfølgelig ikke, at det ikke kan lade sig gøre, men efter at have arbejdet med Rhapsodes fagdidaktiske rationale og virkemåde samt diskuteret dens didaktiske muligheder og begrænsninger med projektets lærergruppe er det usikkert om Rhapsode - eller et hvilket som helst andet læremiddel med samme adaptive rationale – kan anvendes som grundstamme i en kompetenceorienteret matematikundervisning.