Digitala lärresurser i matematik under luppen

I mitten av november presenterade Skolforskningsinstitutet en systematisk forskningsöversikt om digitala lärresurser i matematikundervisningen. Syftet är att öka förståelsen för hur digitala lärresurser kan stimulera barns och ungdomars kunskapsutveckling i matematik. Forskningsöversikten består av två delar: en som rör förskolan och en som rör grund- och gymnasieskolan.

Skolforskningsinstitutet är en statlig myndighet som sedan 2015 arbetar för att förskolans och skolans undervisning ska bedrivas på vetenskaplig grund. Det gör man genom att bevilja medel till praktiknära forskning och genom att sammanställa aktuell forskning inom relevanta områden.

Forskningsöversikten baseras på en litteratursökning och en genomgång av mer än sjuhundra internationella studier om interaktiva lärresurser i matematik. Skolforskningsinstitutet har därefter valt ut, analyserat och sammanställt resultaten från tio studier om förskolan och sjuttiofem studier om grund- och gymnasieskolan.

Samtliga utvalda studier är kontrollerade experiment där forskarna jämfört minst två undervisningsinsatser och mätt i vilken grad elevernas kunskapsutveckling påverkas. Endast ett litet fåtal av studierna rör svenska förhållanden. Skolforskningsinstitutet anser ändå att de är användbara, eftersom undervisningsinnehållet är relevant från en svensk horisont. De digitala lärresurser som använts i studierna är nästan utan undantag på engelska och bara ett fåtal är öppet tillgängliga. Men de ger viktig kunskap om hur digitala lärresurser kan se ut och fungera, och hur de kan användas i undervisningen av lärare och elever, menar Skolforskningsinstutet.

Förskolan och skolan behöver använda digitalt material i lärande och undervisningen.  Därför är det viktigt för forskare att ta reda på vilka olika slags digitala lärresurser det finns och vilka fungerar bäst i undervisning och pedagogisk verksamhet. Forskare ska också  mäta i vilken grad de faktiskt påverkar elevernas förståelse och lärande i olika ämnen, konstaterar Skolforskningsinstitutet i forskningsöversikten.

Lek och spel är den grundläggande mekanismen i alla digitala lärresurser som använts i förskolan (barn mellan fyra och sex år). De utvecklar och tränar grundläggande matematiska begrepp, och ibland innehåller de också enkla räkneövningar. Barnen möter begreppen och räkneövningarna i konkreta sammanhang som är nära kopplade till vardagen.

Lärresurserna är avsedda för aktiviteter på egen hand eller i mindre grupper, men pedagogerna finns till hands om det behövs. När de bygger på samarbete, ser pedagogerna till att samarbetet fungerar och ger återkoppling på det matematiska innehållet.

Skolforskningsinstitutet slår fast att studierna visar att den här typen av lärresurser kan ge ett bra stöd för att främja barnens tidiga matematikutveckling. Däremot är det svårare att dra tydliga slutsatser om vad som utmärker en välkonstruerad digital lärresurs. Resultaten från studierna tyder dock på att uppmuntran till reflektion och samtal har en positiv effekt. Det kan till exempel handla om att diskutera förklaringar och lösningar på problem eller om att ge eller ta emot hjälp. Barnen utvecklar sin förmåga att använda och förstå grundläggande matematiska begrepp samtidigt som de lär sig att uttrycka sina tankar, att argumentera och att ställa frågor.

I grundskolan dominerar digitala lärresurser om tal och taluppfattning till och med årskurs 6. I de högre årskurserna och i gymnasieskolan handlar det mest om algebra och samband och förändring. Många lärresurser fokuserar på begrepps- och proceduranvändning. Ibland tränar de också problemlösning och förmågan att föra matematiska resonemang.

Skolforskningsinstitutet delar in de analyserade digitala lärresurser som vänder sig till grund- och gymnasieskolan i fem kategorier:

  • Lösning av uppgifter (med vägledning och individanpassning)
  • Representation av matematiska objekt, till exempel geometriska former
  • Användning av spelmekanismer och lekfulla och utforskande arbetssätt
  • Verktyg som tagits fram för andra syften, men som kan fungera i undervisningen. Kalkylprogram och program som ritar grafer är två exempel på sådana verktyg.
  • Kurspaket, det vill säga mer omfattande lärresurser som sträcker sig över flera olika matematiska kunskapsområden

Forskningsöversikten visar att i stort sett alla kategorier av lärresurser kan fungera bra i undervisningen. De allra flesta tar upp ett begränsat kunskapsinnehåll och det ger lärare och elever en möjlighet att arbeta på ett fokuserat sätt. Det är också tydligt att det är gynnsamt att arbeta med tröskelbegrepp – exempelvis bråk och funktioner – som eleverna behöver förstå för att komma vidare i sin kunskapsutveckling.

Ingen av kategorierna sticker egentligen ut, möjligen med undantag för kurspaketen. Här är det svårt att se en tydlig effekt på elevernas lärande. Det finns flera möjliga förklaringar till detta, menar Skolforskningsinstitutet. Det kan till exempel bero på att de inte är lika bra som mer begränsade lärresurser. En annan möjlig förklaring är att positiva och negativa effekter tar ut varandra. Det är också svårt att säkerställa om kurspaketen verkligen använts som det är tänkt. Sannolikt är det en större utmaning att försöka förändra matematikundervisningen på ett mer övergripande sätt än att sikta in sig på ett mindre område.

I de studier som forskare har analyserat är digitala lärresurser för självständigt arbete vanliga till och med årskurs 6. Dessa gör det möjligt för eleven att träna på olika moment i undervisningen och ibland ger de även individanpassat stöd. Analysen av studierna visar också att det är särskilt gynnsamt om den här typen av lärresurser integreras med den lärarledda undervisningen.

Lärresurser som låter eleverna uppleva och urskilja matematiska begrepp och processer visuellt och dynamiskt har en positiv effekt på lärandet. Det är ännu bättre om de uppmuntrar eleverna till samtal med varandra och med läraren. En stor del av de lärresurser som forskare har studerat ger förutsättningar för undersökande och laborativt arbete. Det kan till exempel handla om att upptäcka olika matematiska samband, att formulera egna frågor och att träna sig i att föra matematiska resonemang.

Forskningsöversikten visar att lärarens roll och arbete har en avgörande betydelse för elevernas kunskapsutveckling. Exakt hur lärarens roll och insatser ser ut, varierar beroende på hur lärresursen är utformad och vad den syftar till. Det är också tydligt att lärresurser som stimulerar till samtal om matematiska begrepp och problemlösningar, antingen med läraren eller med andra elever, har en gynnsam effekt på lärandet. Digitala lärresurser ersätter inte läraren, men kan vara väl fungerande komplement till den lärarledda undervisningen.