The use of models and modelling in design projects in three different technology classrooms

Abstract

In this study, we aim to investigate activities using models in a design project in three technology classrooms. Activities that use models are important for students’ development of knowledge and skills connected to the design process. Nevertheless, few empirical studies have thus far examined how models and modelling are used in a classroom environment when students and teachers are involved in a design project. In order to meet our aim, we video-recorded eight lessons from three different technology classrooms (students aged 13–15), where the students were involved in different problem-solving activities using models and modelling. The three projects had different specifications, and the students’ degrees of freedom thereby varied. The video recordings were analysed using a qualitative content analysis. The analysis resulted in seven activities being identified where the teachers and students talked about models and modelling in order to solve the problem. The results also revealed three different dimensions of models: material, structure and function. These dimensions are present in almost all activities that use models. In a project with a high degree of freedom, all three dimensions of models are present. On the contrary, in a project with a lower freedom, only one of the dimensions is present, resulting in a lower degree of complexity for the students. The study emphasizes that the presumptions and openness of a design project in technology education can provide different possibilities for students learning in relation to models and modelling.

Analysis of the Influence of the Main Technological Parameters of Forming Periodic Corrugations in Rolls on the Accuracy of Their Periods

“…The methodology of experiment planning [13,14] was used in the study. We took into account all the necessary requirements for ensuring the physical similarity of processes in their modelling, as set out in the relevant literature [15,16]. The data obtained in the course of the study were carefully analysed using the methods of mathematical statistics [17,18,19].…”

Framing a holistic model of reasoning in the design process in technology education

“…The design steps in technology education usually follow the symmetry: problem analysis, generating solutions, detailed design and lastly, prototyping, while in for example the engineering design process, the process would continue with manufacturing and production (Norström, 2016). The process is most often described as starting with a problem (e.g., Citrohn et al, 2022). Although Norman (2013) emphasises that the design process does not start there.…”

Teaching Computer Modeling to Information Technology Students: A Practice-Oriented Approach

“…Методы обучения школьников моделированию на уроках технологии исследуются за рубежом [8]. Отмечается, что одной из основных коммуникативных возможностей инженерного сообщества является использование графических представлений объектов и процессов в форме эскизов, рисунков, диаграмм и схем, поэтому умение создавать, использовать/применять, оценивать и пересматривать модели является необходимым навыком для приобретения глубокого понимания как процессов технологического развития, так и научной практики и является ключевым компонентом для обучения школьников технологии, математике и естественным наукам [9].…”

“…M. G. Nia, M. J. de Vries отмечают, что знания, умения и навыки моделирования -наиболее проблематичная часть концепции стандарта технологической грамотности «Standards for Technological Literacy» (STL) [17]. Научно-методическое исследование шведских учителей технологии выявило семь разных подходов к обучению школьников умению моделирования на уроках технологии: 1) выявление различных решений; 2) поиск способов и ограничений в решениях; 3) представление идеи, структуры и функции объектов и систем; 4) связь решений с чертежами; 5) визуализация решения задач; 6) метод проб и ошибок, обучение на ошибках; 7) обучение на чужом опыте [8]. M. J. de Vries отмечает, что в технологическом образовании часто используются модели, связанные с рисованием или визуально-пространственными манипуляциями, визуальным представлением объекта или процесса проектирования.…”

“…2). Разработка структурной модели компетенции моделирования и инструментов оценки ее достижения опиралась на результаты работ, где компетенция моделирования рассматривается как научная компетенция [13][14][15][16], и научно-методические исследования методов формирования у школьников умений и навыков моделирования [8,17,18].…”