Exploring Student Reasoning and Representation Construction in School Science Through the Lenses of Social Semiotics and Interaction Analysis

Abstract

The meaning-making practices of science are multimodal and include representational forms such as spoken and written language, diagrams, graphs, equations, and images. Science learning proceeds through an ever-increasing grasp of such resources. This study aims at providing insight into how a combination of Interaction Analysis (IA) and social semiotic analysis can provide a deeper understanding of students’ engagement and learning with science representations. Social semiotics offers an analytical lens and categories for interpreting nuances of meaning in the visual domain. IA places a strong methodological emphasis on grounding analysis in unfolding interactions among peers, teachers, and artefacts. Investigating a teaching design where students iteratively produce multimodal drawings of the greenhouse effect, we used a multimodal analysis of the students’ drawings and an IA of transcribed video recordings of students’ interactions with each other and their teacher. The analyses show a progression towards more scientific student drawings over the course of a lesson. This progression was made possible by sustained attention to critical details in the drawings, and the drawings and interactions were instrumental in developing a more sophisticated understanding of the mechanisms behind the greenhouse effect. IA provides important analytical insights into students’ interest in the situation, which is at the heart of social semiotics. Social semiotics offers insight into the nuances of students’ interpretations of the world and how they relate to the practices of disciplinary science.

Qualitatively different ways of unpacking visual representations when teaching intermolecular forces in upper secondary school

“…Furthermore, social semiotics have been combined with methodological approaches in a fruitful way. In a recent article, Knain et al (2021) explored how social semiotics, in combination with interaction analysis, could provide new insights into students' meaning making when engaging with self-produced representations in science. Furthermore, the concepts used in social semiotics are under constant development.…”

3. Gir utforskende arbeidsmåter i naturfag bedre læringsutbytte?

“…REDE-prosjektet har også undersøkt bruk av utforskende arbeidsmåter i Norge, med vekt på representasjoner i naturfag (Knain et al, 2021). Dette og flere prosjekter har bidratt med verdifull kunnskap innen naturfagdidaktikk, men ingen av dem har undersøkt hvorvidt utforskende arbeidsmåter har en positiv påvirkning på prestasjoner i naturfag (https://www.uv.uio.no/ils/forskning/prosjekter/rede/).…”

“…Flere nasjonale forskningsprosjekter har undersøkt hvordan utforskende arbeidsmåter benyttes i norske naturfagklasserom, og hvorvidt dette aspektet ved laereplanen er implementert (se f.eks. Knain, Fredlund & Furberg, 2021;. Ingen av disse studiene har imidlertid hatt representative utvalg av norske elever.…”

9. Et kritisk og konstruktivt blikk på naturfaget i norsk skole

“…Representasjoner og modeller. Å benytte forskjellige representasjoner for samme fenomen er spesielt viktig i naturfag (Angell et al, 2011;Knain, Fredlund & Furberg, 2021). Typisk for et fenomen i naturfag, for eksempel krefter, er at det kan framstilles ved matematiske ligninger, grafer, vektorer, illustrasjoner, tekst og ved demonstrasjon eller eksperiment, for å nevne noen.…”

“…Det er viktig at laereren benytter forskjellige representasjoner for å belyse fenomenet fra forskjellige perspektiver, og for dermed å øke elevers forståelse for begrepet eller fenomenet (Angell et al, 2019). Representasjoner er også viktige redskaper for å utvikle forståelse, ved at elevene arbeider i spennet mellom egne erfaringer fra naturfaglige fenomener, autoritative kilder (for eksempel laerer eller laerebok) og representasjoner de lager underveis (Knain et al, 2021). Arbeid med representasjoner er også en inngang til å undervise om naturvitenskapens egenart.…”