Her finn du alt vi veit og lurer på når det gjeld dette med hjernen, læring, penn og PC. 

Vår eigen Sveinar Kleive er prosjektleiar.

Det nyaste no (jan/feb. 2024):

No har hjerneforskarane Audrey van der Meer og Ruud van der Weel ved Nevrovitenskapelig utviklingslaboratorium (vi kalte det Nevrolabben) på NTNU publisert det dei fann ut via Penn-på-PC-prosjektet som nokre av elevane våre var med på hausten 2022. Dei publiserte det i Frontiers in Psychology og du finn artikkelen her. (blir opna i ny fane)

Her finn du det fagnettstaden Utdanningsnytt har skrive om det. (blir opna i ny fane)

Kort sagt: Bruk av penn og papir er betre for læringa vår! Det skjer fleire koplingar i hjerna når vi skriv for hand. 

I tillegg har vi fått tilsendt rapporten som Audrey van der Meer har skrive. Den tek for seg kva som vart testa i Trondheim og kva som vart resultatet av den småskala-testen vi sjølv hadde her på skulen seinare. Rapporten (på engelsk) finn du heilt nederst på sida her.

Skildring av Penn på pc-prosjektet ved Ulstein vgs.

Hovudmål og delmål for prosjektet

Hovudmålet med prosjektet er å avdekke om digitalisering ved bruk av penn på pc er ei digitaliseringsretning som svarar seg i forhold til anna satsing i opplæringsarbeid. Dette vil vi undersøke ved å nytte to tidlegare brukte og anerkjente metodar for å måle hjerneaktivitet og måle læringsutbytte. Hypotesane som høyrer til dei to ulike metodane vert skildra slik:

• Elevane har auka hjerneaktivitet samt større aktive nevrale nettverk i form av auka «connectivity» ved bruk av utstyret når dei skriv enkeltord med penn på pc kontra å skrive med tastatur i Microsoft OneNote.

• Elevane presterer betre på faktatestar og viser djupare forståing om samanhengar (konseptuell kunnskap) når dei tek notat med penn på pc i forhold til tastatur i naturfag i Microsoft OneNote. Vi har forsking som tyder på at ein lærer meir ved å skrive på papir, enn med tastatur. Dersom denne effekten viser seg å gjelde også ved handskrift på digitale flater, opnar det for effektivisering av læring på fleire felt.

Prosjektsamandrag

Dersom forskinga vi vil utføre viser seg å stemme med det vi trur vil det opne for innovasjonar i læring på digitale flater. Det vil utløyse eit behov for å utvikle nye undervisningsmetodar og utstyr der naturlege forskingspartner vil vere universitet og høgskular som utdannar pedagogar, og utstyrsleverandørar som innoverer produkta sine både i maskinvare og programvare. Konsekvensane av å kunne avdekke metodar som aukar læringsutbyttet er store, og vil ha konsekvensar både nasjonalt og internasjonalt. Vi vil med dette forskingsprosjektet legge delar av grunnlaget for å kunne utvikle ei ny forskingsbasert retning innan læring, som vil ta inn over seg både tradisjonell pedagogikk kombinert med digitale løysingar som til no ikkje har vore tilgjengeleg. Å kombinere den beste læringsmåten med digitale verktøy vil potensielt få store konsekvensar for alle elevar i forhold til gjennomføringstal, kompetanse, moglegheiter i høgskule og universitet og vidare i livet. Utstyret som elevane har behov for vil bli implementert frå hausten 2022 som ein pilot ved Ulstein vgs for alle vg1 elevar. Dette i samarbeid med FoU-partner Microsoft AS sine anbefalingar og utstyrskompetanse. Denne implementeringa gjev ein unik moglegheit til å finne den nye retninga for digital opplæring i skulen.

Partnarar i prosjektet

Prosjektet er finansiert gjennom forskingsrådet Regionalt kvalifiseringsprosjekt og har fleire partnarar. Microsoft har ei unik rolle som leverandør sidan dei både er i front på maskinvare- og programvareutvikling. Som FoU-partner vil Microsoft AS styrke prosjektet og kome med råd og opplæring i høve utstyrsbruk og få innsyn i forskingsarbeidet. Det leiande forskingsmiljøet på dette feltet frå NTNU etterlyser meir hjerneforsking, der eksisterande forsking kjem frå 2017 og 2020 og er utført på studentar og yngre barn. Det er vår forskingspartner ved NTNU som har utført dette arbeidet, og som har kompetansen og hjerneforskingsutstyret vi treng. Utstyret er finansiert med to større tildelingar (NOK 7 million) frå Norsk forskingsråd i 2004 og 2012 til forskarparet Ruud van der Weel og Audrey van der Meer. Høgskulen i Volda deltek og fokuserer på vidareføring av forskingsspørsmål som kjem opp. Prosjektet er eigd av og organisert ved Ulstein vidaregåande skule.

Verknadar og effektar

Det er viktig med fleire studiar som kan fortelje korleis den sensomotoriske bevegelsen knytt til tradisjonell handskrift påverkar den formbare hjernen hos barn og unge, og kva for betyding dette har for evne til å lære. Bruken av digital penn på pc i skulen er innovativt og har eit stort potensiale for vidare utvikling dersom det gir betre læring. Dette vil ha effektar for langt fleire enn skulane i Møre og Romsdal, og vil gje retningar for pedagogiske praksisar i læring internasjonalt. Vi får ein hjerneforskingsbasert kunnskap om læring på digitale flater, og kan i samarbeid med leverandørar vidareutvikle metodar og utstyr. Auka og betre læring vil vere eit stor steg i riktig retning som vil bety mykje for den enkelte elev, men også mykje for samfunnet med mindre fråfall, betre motivasjon og raskare progresjon i læringsarbeidet. Ulsten vgs. er spesiell i høve utnyttinga av digitale verktøy i opplæring. Fleire skular er på veg, også i utlandet pga. tiltak i korona-pandemien.

Penn på pc, lærer elevane meir?

1. Innleiing og bakgrunn

Ulstein vidaregåande og Møre og Romsdal fylkeskommune sine skular er i rask utvikling til verte meir digitale. Ulstein vidaregåande er pilot i arbeidet med å finne nye arbeidsverktøy og utvikle didaktikk i samband med denne utviklinga. Det er no avgjort at Ulstein vgs frå hausten 2022 skal teste ut elev-pc med ny funksjonalitet. Dette er utstyr som gjer at elevane kan skrive på pc med penn, i tillegg til tastatur. Det er forsking som peikar på gode effektar ved bruk av handskrift i staden for tastatur når ein skal lære. Denne effekten trur vi vil la seg overføre til bruk av penn på pc, i likskap med penn på papir. Det er ein annan skule, Wang vidaregåande, vi kjenner til som har dette ustyret i bruk, og har gode erfaringar og anbefaler det med bakgrunn i sine erfaringar.

I Noreg er det normalt at kvar elev har ei datamaskin kvar, dette er ikkje norma internasjonalt. Det er derfor lite forsking på dette å finne internasjonalt. Problemstillinga vi vil forske på er først aktuell når alle elevar har si eiga datamaskin, og prisen på utstyret er innan rekkevidde. Det er først no vi har kome til det punktet i den digitale utviklinga i skulen, der Noreg er leiande på utstyrsnivå. I følgje Microsoft er land sør i Europa no også på veg inn i dette nivået, noko som aktualiserer denne forskinga. Ved å forske på bruken av utstyret og finne ut om læringseffekten aukar vil vi kunne legge grunnlaget for å kunne anbefale vidare satsing på dette feltet.

Dersom forskinga vi vil utføre viser seg å stemme med det vi trur vil det opne for innovasjonar i læring på digitale flater. Det vil utløyse eit behov for å utvikle nye undervisningsmetodar og utstyr der naturlege forskingspartner vil vere universitet og høgskular som utdannar pedagogar, og utstyrsleverandørar som innoverer produkta sine både i maskinvare og programvare. Konsekvensane av å kunne avdekke metodar som aukar læringsutbyttet er store, og vil ha konsekvensar både nasjonalt og internasjonalt. Vi vil med dette forskingsprosjektet legge delar av grunnlaget for å kunne utvikle ei ny forskingsbasert retning innan læring, som vil ta inn over seg både tradisjonell pedagogikk kombinert med digitale løysingar som til no ikkje har vore tilgjengeleg i skulen. Å kombinere den beste læringsmåten med digitale verktøy vil potensielt få store konsekvensar for alle elevar i forhold til gjennomføringstal, kompetanse, moglegheiter i høgskule og universitet og vidare i livet.

Utstyret som elevane har behov for vil bli implementert frå hausten 2022 som ein pilot ved Ulstein vgs for alle vg1 elevar, dette i samarbeid med FoU-partner Microsoft AS sine anbefalingar og utstyrskompetanse. Denne implementeringa gjev ein unik moglegheit til å finne den nye retninga for digital opplæring i skulen. Microsoft AS har ei unik rolle som leverandør sidan dei både er i front på maskinvare- og programvareutvikling. Som FoU-partner vil Microsoft AS styrke prosjektet og kome med råd og opplæring i høve utstyrsbruk og få innsyn i forskingsarbeidet.

Det leiande forskingsmiljøet på dette feltet frå NTNU etterlyser meir hjerneforsking, der eksisterande forsking kjem frå 2017 og 2020 og er utført på studentar og yngre barn. Det er vår forskingspartner ved NTNU som har utført dette arbeidet, og som har kompetansen og hjerneutstyret vi treng. Utstyret er finansiert med to større tildelingar (NOK 7 million) frå Norsk forskingsråd i 2004 og 2012 til forskarparet Ruud van der Weel og Audrey van der Meer. De siste 26 årane har de ledet Nevrovitenskapelig utviklingslaboratorium (NuLab, https://www.ntnu.no/psykologi/nulab) ved NTNU i Trondheim saman. Laben er godt utstyrt med avansert vitskapeleg utstyr og har alt av nødvendig infrastruktur for å kunne drive med hjerneforsking på høgt internasjonalt nivå.

Vi søker om dette prosjektet som eit kvalifiseringsprosjekt, då dette er forsking i eit område som er lite omhandla frå før og vil utløyse behov for vidare forsking i fleire fagmiljø. Både pedagogar og leverandørar vil ha behov for denne forskinga for å kunne innovere vidare utvikling. Prosjektet tek høgde for at vi har behov for å kunne orientere oss meir i terrenget før vi seinare kan utføre eit hovudprosjekt som kan avdekke større og vidare bruk av slikt utstyr for fleire fagfelt. Høgskulen i Volda stiller som partner med fokus på å lage eit hovudprosjekt som involverer læring med det digitale utstyret med bakgrunn i funn frå dette prosjektet.

Våre FoU-partnarar skriv dette om behovet for denne forskinga:

“Det stemmer at vår forskning tilsier at bruk av digital penn på PC/nettbrett i klasserommet er bra for hjernen og gir bedre læring enn på en vanlig PC med tastatur. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2020.01810/full & https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2017.00706/full

Å skrive for hånd eller på tastatur eller å tegne - hva er best for læring? Som følge av den økende digitaliseringen i dagens samfunn er problemstillingen svært aktuell. Til tross for at flere studier har funnet at å skrive for hånd gir læringsfordeler, er det fortsatt ikke enighet om hva som er best i en skolesituasjon. Flere land har nå til og med kuttet ut håndskriftsopplæringen, og noen lærere mener barn i dag tidligere bør lære seg å skrive på PC. Det er derfor viktig med flere studier som kan fortelle hvordan den sensomotoriske bevegelsen knyttet til tradisjonell håndskrift påvirker hjernen, og hvilken betydning dette har for evnen til å lære.» (Hjerneforsker og professor i nevropsykologi; Audrey van der Meer)

«We believe this research will be relevant in order to underline and confirm that the use of pen on PC in a learning context will be positive. Using pen on PC in a pedagogical context is something we believe in and hope that further research on that specific area will confirm this. Microsoft is focused on empowering both people and organizations to achieve more and it will be very relevant in order to point to specific research on how to use technology to achieve a better learning outcome.» (Public Sector Manager, Microsoft AS, Atle Spilde)

Som våre partnarar viser er det behov for å forske meir på desse områda for å kunne utvikle fleire kompetanseområde vidare. Potensialet for både leverandør og forbrukar er stort.

2. Mål, forsking og innovasjon

Mål og delmål

Hovudmål

Hovudmålet med prosjektet er å avdekke om digitalisering ved bruk av penn på pc er ei digitaliseringsretning som svarar seg i forhold til anna satsing i opplæringsarbeid. Dette vil vi undersøke ved å nytte to tidlegare brukte og anerkjente metodar for å måle hjerneaktivitet og måle læringsutbytte. Hypotesene som høyrer til dei to ulike metodane vert skildra slik:

• • Elevane har auka hjerneaktivitet samt større aktive nevrale nettverk i form av auka «connectivity» ved bruk av utstyret når dei skriv enkeltord med penn på pc kontra å skrive med tastatur i Microsoft OneNote.
• • Elevane presterer betre på faktatestar og viser djupare forståing om samanhengar (konseptuell kunnskap) når dei tek notat med penn på pc i forhold til tastatur i naturfag i Microsoft OneNote.

Forskingsspørsmål og metode

Arbeidspakke 1 (Ap1) Delmål 1:

• • Forskingsspørsmål 1.1: Elevane har større hjerneaktivitet når dei nyttar penn på pc i forhold til tastatur.

Metode 1.1: For å undersøke det elektrofysiologiske grunnlaget for bedre læring og hukommelse ved bruk av penn, vil et randomisert utvalg av elevene (rundt 40 stykker, kun høyrehendte, vi kan teste maks 4 forsøkspersoner i laben per dag) bli invitert til å delta i vår hjerneundersøkelse i laben ved NTNU mens de har på seg en sensorhette bestående av 256 elektroder. De vil få presentert ord på en stor skjerm som de må skrive for hånd (sin naturlege handskrift) med digital penn på PC-skjerm, eller taste ved å bruke PC’ens tastatur. Tid-frekvens analyser av hjernecellenes svingninger og det seneste på feltet «Connectivity-analyse» hvor kommunikasjonen mellom ulike aktive nevrale nettverk i hjernen blir undersøkt, vil kunne bekrefte om hjernen jobber bedre når elevene bruker penn på PC sammenlignet med tastatur.

Arbeidspakke 2 (Ap2) Delmål 2:

• • Forskingsspørsmål 2.1: Elevane presterer betre på faktatestar når dei tek notat med penn på pc i forhold til tastatur.

Metode 2.1: Vi tester alle VG1 elever på «recall & recognition» som Mueller og Oppenheimer (2014) har gjort. Elevane får forelesing i naturfag om eit tema skuleåret 2022/23. Halvparten tek digitale notater for hand, mens halvparten bruker tastatur. Etter forelesinga tek alle ein skriftleg test, der eleven sin faktakunnskap og begrepsforståelse om emnet blir målt og skåra (med karakter 0-100%). Basert på Mueller og Oppenheimers funn forventer vi at elevene som tok notater for hand vil vise betre læringseffekt.

Innovasjonspotensial

Det er viktig med fleire studiar som kan fortelje korleis den sensomotoriske bevegelsen knytt til tradisjonell handskrift påverkar den formbare hjernen hos barn og unge, og kva for betyding dette har for evne til å lære. Bruken av digital penn på pc i skulen er innovativt og har eit stort potensiale for vidare utvikling dersom det gir betre læring. Dette vil ha effektar for langt fleire enn skulane i Møre og Romsdal, og vil gje retningar for pedagogiske praksisar i skulen internasjonalt. Vi får ein hjerneforskingsbasert kunnskap om læring på digitale flater, og kan i samarbeid med leverandørar vidareutvikle metodar og utstyr. Auka og betre læring vil vere eit stor steg i riktig retning som vil bety mykje for den enkelte elev, men også mykje for samfunnet med mindre fråfall, betre motivasjon og raskare progresjon i læringsarbeidet.

Forskingsetikk

Etiske konsekvensar kan vere om ein opplever at elevar som nyttar utstyret har ein fordel. Ein eventuell fordel vil i så fall vere kortvarig og elevar vil raskt hente inn igjen tapt kompetanse om det skulle vise seg å vere nødvendig. Det vil vidare verte kompensert for mindre utbytte av forelesing knytt til vurderingar til sluttkompetansemåling i aktuelt tema for dei som vert pålagt å nytte/ikkje nytte utstyret i ein testperiode. Brukarane vil ikkje tape på innføringa av utstyret. Dei vil stå fritt til å velje å utføre sitt daglege læringsarbeid på kva måte dei sjølv vel. Altså vil ein elev kunne velje å utføre sine oppgåver utan å nytte det nye utstyret, det er inga avgrensing på bruken utanfor forsøka, det vil bli tilrettelagt for bruk av det nye utstyret.

Elevane sine personopplysningar i hjerneforskingsarbeidet vil bli ivareteke av forskingsmiljøet ved NTNU via REK Midt, og elevane kan når som helst velje å trekke seg for prosjektet dersom dei ynskjer det. Elevane vil ha på seg en sensorhette som registrerar elektrisk hjerneaktivitet. EEG hjernemålingane er ufarlige og vil ikkje medføre ubehag. Brukarane tek heller ingen økonomisk risiko i prosjektet på nokon måte, og dei får tilbod om den same opplæringa som dei har krav på.

3. Prosjektorganisering

Prosjektleder og prosjektgruppa

Prosjektleiar: Ulstein vidaregåande skule, Sveinar Kleive

Prosjektgruppa består av representantar frå leiinga ved Ulstein vgs, Ansvarleg for utføring av FoU-tenester ved NTNU, representant frå Microsoft Norge AS og representantar frå Høgskulen i Volda

4. Effektar og realisering

Verknader og effektar

Dette er eit prosjekt som går under mogleggjerande teknologi. Vi ventar effektar innan digitalisering og bruk av IKT i tillegg til at IKT-forskingsområdet har behov for denne type forsking. Det vil ha potensiale for å kunne endre måten skular nyttar digitale verktøy og dermed føre til auka kompetanse mellom alle elevar. Konsekvensane er potensielt store for enkeltmenneske som får betre læringseffekt. Potensialet er også stort for utdanningsinstitusjonar for å utvikle læringsmetodar som legg utstyret til grunn.

For utstyrsleverandør vil dette opne moglegheiter for vidareutvikling av fleire pedagogiske verktøy som delvis er basert på kjente løysingar i kombinasjonar med nye innovasjonar. Det kan gå mot mindre ressursbruk i opplæring, med betre læringseffektar og innovative brukargrensesnitt som enno meir legg til rette for elevar sine forutsetningar for læring. Overføringsverdien til andre skular vil vere stor og enkel. Det vi undersøker er ei retning innan digitalisering som vert meir tilgjengeleg og er i rask utvikling. Skular kjøper som kjent inn datamaskiner, og desse kan verte utstyrt med denne teknologien utan at kostnaden er ein vesentleg faktor. Det vil derfor ligge til rette for at mange skular i alle alderstrinn vil nyttegjere seg denne forskinga, og legge til rette for ny didaktikk.

I eit berekraftsperspektiv vil det vere viktig å avgjere kvar ein nyttar ressursar vidare i satsinga på digitalisering. Denne undersøkinga vil kunne gje eit forskingsbasert grunnlag for vidare utvikling og retning på læringsarbeid på digitale flater. Dette vil gjelde både i høve sparte ressursar til analoge verktøy, men også ta med seg dei digitale fordelane lærarar og elever erfarer i kvardagen der elevens kompetanse og utvikling kan fyljast tettare med funksjonelle digitale verktøy. Dette kan vere ei av brikkene for å få enno høgare gjennomføringstal i den vidaregåande skulen.

Formidling av resultat

Resultat vert formidla som artiklar i nasjonale og internasjonale tidsskrift skrive av forskingsmiljøet ved NTNU og som (internasjonale) konferansebidrag. Forskingsmiljøet ved NTNU har vore svært aktivt på formidlingsfronten, både nasjonalt (NRK Dagsrevyen, september 2020) og internasjonalt (Positive Parenting/ Child Trends News Service, finansiert av National Science Foundation, USA https://www.ivanhoe.com/positive-parenting/how-handwriting-stimulates-the-brain/, 2019). Møter med FoU-partnarar og konferansar. Resultat vert også formidla til Møre og Romsdal fylkeskommune gjennom rapportar og faglege innslag på relevante arena.

Vidareføring som forskingsprosjekt

Etter forprosjektet vil vi vidareføre forskinga ved å søke om midlar frå NTNU og Noregs forskingsråd (NFR). Dersom prosjektet klarer å skaffe bevis for at å ta notat med digital penn gir betre læringseffekt både i hjernen og på åtferdsnivå, bør vi i neste omgang undersøke korleis elever med dysleksi og andre utfordringar kan ha nytte av utstyret som lære- og hjelpemiddel, samt bygge kompetanse i lærarutdanning og i utdanningsinstitusjonar som tek føre seg opplæring på digitale flater. Frå Høgskulen i Volda er Eivor Finset Spilling og Ingeborg Lid Berget med som partner for å kome med innspel til forskingsspørsmål og justere innhald/gjennomføring for å legge til rette for vidare forsking på feltet. Ein kan vidare sjå føre seg at ulike fag vil ha ulike tilnærmingar og fordelar av utstyret. Utstyrsleverandør vil kunne hente kunnskap om bruk og legge til rette for vidare innovasjon av sine produkt gjennom erfaringane prosjektet gjev. Det vil vere naturleg at lærarutdanningsinstitusjonar vert med som partner i eit større prosjekt for vidareutvikling og forsking på metodar og pedagogiske konsekvensar i eit større bilete. Ulstein vidaregåande skule vil bidra inn som partner i eit framtidig større forskingsarbeid der målsetninga kan vere å vidareutvikle didaktikk knytt til interaktive digitale flater for handskrift. Det er potensielt eit stor arbeid som ligg føre i høve fleire fag både innanfor skulen, men også i høve opplæring generelt.

Referansar

NuLab - Nevrovitenskapelig utviklingslaboratorium - Institutt for psykologi - NTNU https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2020.01810/full https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2017.00706/full https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0956797614524581