Validiteten och reliabiliteten på en studie av den här typen påverkas av sådana faktorer som att tolkningsprocesser behöver göras vid bearbetning av det insamlade materialet. Förutom det så kan sättet på vilket materialet inhämtades påverka resultaten. Ett sätt att ökar validiteten är enligt Gunnarsson (2002) att ge en fyllig och detaljerad metodbeskrivning och bortfallsanalys. En fyllig metodbeskrivning har gjorts under kapitel 4, dock gjordes ingen bortfallsanalys i den här undersökningen på grund av undersökningens utformning.
När en analys görs med TAP så uppstår svårigheter med att tolka vad som är ett påstående, vad som är fakta, berättigande och stödjande, något som bland annat Simon, Eduran och Osborne (2006) påpekar. I gruppernas slutliga förklaringar utgicks det från att ”vätskeytan steg när ljuset slocknat” som en sorts ”grund” fakta. Detta underlättade vid
tolkningsprocessen då en förankring kring dessa fakta kunde utgöra en struktur vid vilket de andra nyckelbegreppen kunde ta form kring. Givetvis presenterade eleverna andra fakta men denna förankring kring en observerbar fakta som eleverna hade fått i inledningsskedet utgjorde en gemensam utgångspunkt från vilket diskussionen och förklaringen kunde ta avstamp ifrån. Detta gjordes för att öka validiteten.
Att tolka med TAP under diskussionsförloppet med samma utgångspunkt fanns men
diskussionen bland eleverna är mer flytande vilket gör att det blir svårare. Dessutom använder eleverna bitvis ett mer vardagligt språk för att kommunicera och göra sig förstådda vilket bidrar till att en tolkning av vad eleverna faktiskt säger måste göras. Eleverna kan ju visa på förståelse även fast de använder ett mer vardagligt språk (Rundgren, 2006). Detta gör alltså att det blir svårare att tolka elevernas meningar från ett mer naturvetenskapligt språk perspektiv.
De kan alltså lägga fram bra argument med tydligt formulerade nyckelbegrepp men att de är formulerade med ett mer vardagligt språk istället för ett mer naturvetenskapligt språk.
Eftersom undersökningen utformades runt ett naturvetenskapligt fenomen och instruktionerna till eleverna var att de skulle förklara fenomenet så bidrog detta sannolikt till att ge eleverna en känsla av att de befann sig i en naturvetenskaplig kontext. Även det faktum att tidpunkten för undersökningen lades då eleverna skulle haft kemilektioner bidrog troligtvis också till denna känsla. I och med att eleverna vet vad som förväntas av dem samt att de får känslan av att de befinner sig i en naturvetenskaplig kontext så kan detta påverka elevernas språkbruk. Det kan med andra ord få dem att använda ett mer naturvetenskapligt språk än de skulle gjort i en annan typ av kontext. Ett antagande görs att eleverna gör just detta. Alltså kan på detta sätt undersökningens utformning bidra till att eleverna använder ett mer naturvetenskapligt språk än annars och således kan reliabiliteten öka vid tolkningsprocessen. Genom att stärka
elevernas medvetenhet om vilken kontext de befinner sig i påverkas också studiens validitet positivt. Om fallet är så oberoende om det är elever från det naturvetenskapliga programmet eller något annat program väljer jag att inte spekulera i.
I samtliga fallen med tolkningen av eventuella nyckelbegrepp användes definitionerna av nyckelbegreppen samt exempel och tolkningar av nyckelbegrepp från annan forskning på området (se kapitel 3).
När kvalitén på argumenten avgjordes beaktades definitioner och exempel från annan forskning på området (se kapitel 3). Antalen nyckelbegrepp och således ”styrkan” på argumentet ger en indikation på kvalitén då argumentet blir mer underbyggt med fler formulerade nyckelbegrepp. I fallet där antalet nyckelbegrepp som formulerats stärkte argumentet kunde reliabiliteten och även validiteten anses hög om man bortser från själva tolkningen av nyckelbegreppen. Tolkningen av nyckelbegreppen utgör ju ytterligare en osäkerhetsvariabel.
Vid tolkningsprocessen kring hur och vid vilka scenarion eleverna sam-konstruerade argument utgicks från exempel från annan forskning (se kapitel 3). I det här fallet kan reliabiliteten och även validiteten anses hög då exemplen inte är så svårtolkade och
mångfacetterade samt att annan forskning bekräftar liknande resultat. Definitionen av sam- konstruerande av argument är dessutom lösare vilket automatiskt gör att den inte behöver tolkas så snävt. Dock kan detta också vara till en nackdel av uppenbara skäl.
I fallen med jämförelser till annan forskning och andra författares tolkningar och exempel (se kapitel 3) så gjordes detta för att öka reliabiliteten i tolkningsprocessen. Resultaten
jämfördes sedan med dessa författares, för att få någon form av korrespondensvaliditet (Gunnarsson, 2002). Jämförelsen gjordes även i ett försök att motverka svag reliabilitet som kunnat förbättras om det hade varit fler observatörer till studien eller om någon utomstående med kunskap inom området rådfrågats (Gunnarsson, 2002). Bryman (2011) menar att om reliabiliteten på detta vis är dålig så blir validiteten också dålig, något som även Gunnarsson (2002) hävdar.
Huruvida eleverna gav en vetenskaplig förklaring eller inte gjordes en tolkning av gruppernas förklaringar utifrån definitionen under 3.1 Vetenskapliga förklaringar. I det här fallet påverkas reliabiliteten men även validiteten negativt och blir dåliga av att en tolkning görs utifrån endast en definition kring begreppet, samt att inga exempel eller tolkningar beaktats från annan forskning och liknande studier. Dessa två faktorer påverkas också i större utsträckning av att jag är ensam observatör och författare till den här studien och det blir då ännu viktigare att söka korrespondensvaliditet.
Metodvalet med video- och ljudupptagningen är för att det är en bra och pålitlig källa i det att den återger vad som sagts i ett observationsmaterial på ett lättåtkomligt och tydligt sätt. Videoupptagningen gjordes för att vid undersökningstillfället var inte frågeställningen helt och hållet begränsad till att omfatta det den gör i den slutliga versionen. Dessutom visade det sig att ljudupptagningen från diktafonen var av så dålig kvalité att det hade blivit en svårare bearbetning av transkripten på grund av ljudkvalitén och där hjälpte ljudupptagningen från videokameran till att underlätta. Detta ökade också reliabiliteten då två olika ljudkällor fanns att tillgå vid transkriberingen (Gunnarsson, 2002).
Vid undersökningstillfällena på skolorna så fanns det en tidslucka mellan de två grupperna vid respektive skola som skulle göra uppgiften. Vid skola A så var tidsluckan mellan de två grupperna ungefär 2 timmar mellan undersökningstillfällena. Vid skola B var tidsluckan mellan grupperna en dag. Det kan förväntas att eleverna pratar med varandra om själva uppgiften under dessa tidsluckor då eleverna från grupperna i samma skola kommer från samma klass. Detta kan gynna grupperna som är nummer två ut i ordningen då de får en inblick i uppgiften redan innan de kommer till undersökningstillfället. Dessutom erhöll grupperna den riktiga förklaringen till fenomenet efter att de gett sin förklaring på fenomenet. I skola A så är dock grupp 2:s förklaring inte lika bra som grupp 1:s, så i det fallet kan man inte direkt dra någon slutsats om huruvida gruppen har gynnats av att vara nummer två i ordningen. Däremot i skola B kan grupp 4, där en hel dag gick mellan undersökningstillfället mellan grupp 3 och grupp 4, gynnats av den långa tidsluckan. De hade eventuellt kunnat ta del
av uppgiften från klasskamraterna samt då haft tid att tänka igenom uppgiften. Grupp 4:as förklaring på fenomenet är mer detaljerad och innehåller fler förklarande steg än grupp 3:s. Det kan inte dras någon slutsats av detta annat än att eleverna i grupp 4 haft större
tidsutrymme till att prata med eleverna i grupp 3 om uppgiften. Dock kan det konstateras att reliabiliteten och således validiteten påverkas negativt av det faktum att dessa tidsluckor fanns mellan de två efterföljande grupperna på respektive skolor.
Även gruppernas dynamik kan påverka resultatet på undersökningarna (Sampson & Clark, 2009). Gruppsammansättningen och gruppens dynamik kan spela roll för hela undersökningen eller de enskilda undersökningarnas reliabilitet.
För att stärka reliabiliteten ytterligare hade en förstudie kunnat göras om elevernas förutsättningar och förkunskaper på området innan själva undersökningen som hade kunnat stärka reliabiliteten och validiteten. Dock skulle det krävas ett större tidsutrymme och arbetet skulle blivit större. En liknande förstudie hade kunnat göras kring huruvida eleverna fungerar i grupp med varandra och om de arbetat med varandra tidigare i liknande situationer vilket har betydelse för resultatet på deras förklaring som Sampson och Clark (2009) påpekade.
Urvalet av eleverna som gick på det naturvetenskapliga programmet är också betydelsefullt för undersökningen och även på resultaten som erhölls. Med största sannolikhet hade inte samma resultat erhållits om undersökningen gjorts på elever som gick andra program med andra inriktningar.
6.5 Slutsats
Den här studien ger en inblick i hur fyra elevgrupper förklarar ett naturvetenskapligt fenomen samt hur de argumenterar och samarbetar. Grupperna lyckas överlag ge acceptabla
vetenskapliga förklaringar till ett naturvetenskapligt fenomen som går att observera. De lyckas även formulera relativt bra argument i sina förklaringar. Dessa resultat både
samstämmer med och avviker från tidigare studiers resultat. Resultaten från tidigare studier (se kapitel 3) är blandade och en del visar på att elever lyckas formulera bra argument och andra visar på att eleverna inte formulerar särskilt bra argument. Dock visar denna studie på att samtliga grupper inte explicit lyckas ge några hänvisningar till naturvetenskapliga
principer, samband eller lagar (stödjanden). Dessa resultat samstämmer med tidigare studiers resultat (se kapitel 3) som visar att elever har svårt att formulera explicita stödjanden. Det kan tänkas att sättet på vilket undersökningen är upplagd så skapas det inget incitament för
grupperna att ge stödjanden vid deras slutliga förklaringar. De ombeds att förklara ett fenomen och inte att motivera sina förklaringar.
Här kan nämnas två viktiga faktorer för skillnaden mellan denna studies utförande och hur tidigare studier (Jiménez-Aleixandre, Rodríguez, & Duschl (1999), Tavares, Jiménez-
Aleixandre & Mortimer (2009) samt Osborne, Erduran & Simon (2004)) utförts samt
förutsättningarna kring dessa olika undersökningar. För det första har samtliga studier utförts på elever i olika åldrar där den kanske största förändringen av naturvetenskaplig
kunskapsinhämtning sker i just detta åldersspann. Åldrarna på undersökningspersonerna var 12-18 år i samtliga undersökningar, oftast begränsat till max tre års åldersskillnad bland deltagande elever i varje enskild studie. För det andra var förutsättningarna olika för dessa undersökningspersoner. I och med undersökningstillfällena hade eleverna olika förutsättningar när de kom till uppgiften de skulle utföra i undersökningen. I några fall hade den
undervisande läraren haft undervisningssekvenser intill undersökningstillfället som behandlade just det område inom vilket eleverna sedan skulle få en uppgift att lösa vid undersökningstillfället. I annat fall kunde det handla om ren träning i argumentationsteknik innan undersökningstillfället eller stöd för att konstruera argument som fanns tillhands vid undersökningstillfället.
Eleverna i samtliga grupper sam-konstruerande argument vid olika tillfällen och med olika syften. Diskussionsförloppet varierade när eleverna skulle sam-konstruera argument. Detta samstämmer med tidigare studier på området som bekräftar liknande resultat. I vilket syfte argumenten sam-konstruerades varierade också och även här samstämmer resultaten med tidigare studier som visar på variationen i syftet kring varför argumenten formuleras.
Gruppernas diskussion är bitvis uttryckt med ett mer vardagligt språk men det tolkas ändå som att eleverna överlag har en förståelse för fenomenet och vad de diskuterar, något som tidigare studier belyser. Eleverna använde även analogier och metaforer samt refererade till mer vardagliga företeelser, något som också tidigare studier bekräftar.
Urvalet av eleverna stod undervisande lärare för och ingen förundersökning hade utförts på undersökningspersonerna för att avgöra vilken nivå de låg på kunskapsmässigt. Vid
undersökningstillfället observerades det att det var elever som var mer aktiva än andra och dessa individer var de som mestadels förde diskussionen. Hur de mer aktiva eleverna låg till
kunskapsmässigt jämfört med de mer inaktiva eleverna går således inte att dra några slutsatser från samt hur det påverkade gruppens resultat som helhet.
Inför denna undersökning hade eleverna inte någon form av träning i
argumentationsteknik, åtminstone inte vad jag som observatör kände till. Ingen vetskap fanns från min sida om vilka områden eleverna hade behandlat i de naturvetenskapliga kurserna innan undersökningstillfället.
Även om grupperna i denna studie överlag presterade relativt bra argument i sina förklaringar kan det ändå förespråkas för en träning i argumentationsteknik. Kanske främst betydelsen av de olika komponenterna i vad som utgör ett argument och hur ett argument struktureras. Detta för att synliggöra för eleverna hur starka argument konstrueras och att de förstår betydelsen av vad stödjanden gör för argumentet. Vidare kan det förespråkas för en träning i att ställa olika och genomtänkta kritiska frågor till argument som formuleras, både till färdiga förklaringar och under ett diskussionsförlopp. Vid undersökningstillfällena observerades att det ställdes kritiska frågor och resultaten visade då att eleverna var tvungna att själva formulera argument eller sam-konstruera argument för att försvara sina påståenden. På detta sätt synliggjordes hur eleverna konstruerade sina argument.
Fortsatt forskning på området behövs och på hur elever konstruerar argument men med hänsyn till elevers kunskapsnivå. Ett fokus på argumentationsträning tar hänsyn till olika kunskapsnivåer och ger en träning i en färdighet som forskare använder sig av inte enbart inom den naturvetenskapliga diskursen utan även inom andra diskurser. Argumentation är en träning i metakognitiva processer, kritiskt resonemangsförmåga och vetenskapens kulturella aspekter (Cavagnetto, 2010). De två första förmågorna är dessutom ämnesövergripande. Eftersom de nya naturvetenskapliga ämnesplanerna i Gy11 (Skolverket, 2011) innehåller begrepp som ”analysera”, ”tolka”, ”formulera”, ”lösa problem”, ”reflektera” och
”kommunicera” kan det också förespråkas för en argumentationsträning. Detta för att nämnda förmågor används helt eller delvis när dessa begrepp beaktas i undervisningen.
7 Referenser
Barnes, Douglas R. (1978). Kommunikation och Inlärning. Stockholm: Wahlström & Widstrand
Barnes, Douglas R. & Todd, Frankie (1995). Communication and Learning Revisited: Making Meaning Through Talk. NH: Boynton/Cook Publishing, Portsmouth
Bryman, Allan (2011). Samhällsvetenskapliga metoder. Malmö: Liber (2:a upplagan)
Cavagnetto, Andy R. (2010). Argument to Foster Scientific Literacy: A Review of Argument Interventions in K–12 Science Contexts. Review of Educational Research, 80 (3), 336-371
Charmaz, Kathy (2006). Constructing Grounded Theory: A Practical Guide Through Qualitative Analysis. The Cromwell Press Ltd, Storbrittanien
Chin, Christine & Osborne, Jonathan (2010). Students´ Questions and Discursive Interaction: Their Impact on Argumentation During Collaborative Group Discussions in Science. Journal of Research in Science Teaching, 47 (7), 883-908
Einarsson, Charlotta (2002). Gruppobservationer: Teori och Praktik. Lund: Studentlitteratur
Føllesdal, Dagfinn, Walløe, Lars & Elster, Jon (2001). Argumentationsteori, språk och vetenskapsfilosofi. Thales (3:e upplagan)
Gott, Richard & Duggan, Sandra (2007). A Framework for Practical Work in Science and Scientific Literacy Through Argumentation. Research in Science & Technological Education, 25 (3), 271-291
Gunnarsson, Ronny (2002). Hämtat från: http://www.infovoice.se/fou/bok/10000035.shtml Hämtat 2 januari 2014
Iordanou, Kalypso (2010). Developing Argument Skills Across Scientific and Social Domains. Journal of Cognition and Development, 11 (3), 293–327
Jiménez-Aleixandre, María-Pilar, Rodríguez, Anxela Bugallo & Duschl, Richard A. (1999).
“Doing the Lesson” or “Doing Science”: Argument in High School Genetics. Science Education, 84, 757–792
Johansson, Bo & Svedner, Per-Olov (2010). Examensarbetet i Lärarutbildningen. Uppsala: Kunskapsföretaget AB
Jonassen, David H. & Bosung, Kim (2009). Arguing to Learn and Learning to Argue: Design Justifications and Guidelines. Association for Educational Communications and Technology. Education Tech Research Dev, 58, 439–457. Columbia: University of Missouri
Kuhn Berland, Lema & Reisner, Brian J. (2008). Making Sense of Argumentation and Explanation. Science Education, 93, 26-55
Lemke, Jay L. (1990). Talking Science; Language, Learning and Values. Norwood, New Jersey: Ablex publishing coorporation
Mortimer, Eduardo F. & Scott, Philip (2003). Meaning Making in Secondary Science Classrooms. Philadelphia, Maidenhead: Open University Press
Mueller, Mary F. (2009). The Co-construction of Arguments by Middle-school Students. Journal of Mathematical Behavior, 28 (2-3), 138-149
Osborne, Jonathan, Erduran, Sibel & Simon, Shirley (2004). Enhancing the Quality of Argumentation in School Science. Journal of Research in Science Teaching, 41 (10), 994– 1020
Rundgren, Carl-Johan (2006). Att börja Tala ”biokemiska” - Betydelsen av Metaforer och Hjälpord för Meningsskapande kring Proteiner. NORDINA, 2 (3), 30-42. Umeå, Oslo: Umeå universitet & Universitetet i Oslo
Sampson, Victor & Clark, Douglas B. (2009). A Comparison of the Collaborative Scientific Argumentation Practices of Two High and Two Low Performing Groups. Research in Science & Technological Education, 41 (1), 63-97
Shemwell, Jonathan T. & Furtak, Erin Marie (2010). Science Classroom Discussion as Scientific Argumentation: A Study of Conceptually Rich (and Poor) Student Talk. Educational Assessment, 15, 222–250
Simon, Shirley, Eduran, Sibel & Osborne, Johathan (2006). Learning to Teach Argumentation: Research and Development in the Science Classroom. International Journal of Science
Education, 28 (2-3), 235-260
Sjøberg, Svein (2000). Naturvetenskap som allmänbildning: En kritisk ämnesdidaktik. Lund: Studentlitteratur
Skolverket (2011). Ämnesplan – Biologi.
Hämtat från: http://www.skolverket.se/laroplaner-amnen-och-
kurser/gymnasieutbildning/gymnasieskola/bio?tos=gy&subjectCode=bio&lang=sv Hämtat 30 september 2011.
Skolverket (2011). Ämnesplan – Fysik.
Hämtat från: http://www.skolverket.se/laroplaner-amnen-och-
kurser/gymnasieutbildning/gymnasieskola/fys?tos=gy&subjectCode=FYS&lang=sv Hämtat 30 september 2011.
Skolverket (2011). Ämnesplan – Kemi.
Hämtat från: http://www.skolverket.se/laroplaner-amnen-och-
kurser/gymnasieutbildning/gymnasieskola/kem?tos=gy&subjectCode=kem&lang=sv Hämtat 30 september 2011.
Strömdahl, Helge (2002). Kommunicera naturvetenskap i skolan: Några forskningsresultat. Lund: Studentlitteratur
Svenska akademien (2012). Hämtat från:
http://www.svenskaakademien.se/svenska_spraket/svenska_akademiens_ordlista/saol_pa_nat et/ordlista
Tavares, Marina de Lima, Jiménez-Aleixandre, María-Pilar & Mortimer Eduardo F. (2009). Articulation of Conceptual Knowledge and Argumentation Practices by High School Students in Evolution Problems. Science & Education, 19, 573–598
Toulmin, Stephen E. (2003). The Uses of Argument. Cambridge: Cambridge University Press
Vera, Fransisco, Riviera, Rodrigo & Núñez, César (2011). Burning a Candle in a Vessel, a Simple Experiment with a Long History. Science & Education, 20 (9), 881-893
Vetenskapsrådet (2011). God Forskningssed. Stockholm: CM-Gruppen AB
Wikimedia (2012). Hämtat från:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/Toulmingeneral.png Hämtad 25 oktober 2011
Yeh, Kuan-Hue & She, Hsiao-Ching (2010). On-line Synchronous Scientific Argumentation Learning: Nurturing Students' Argumentation Ability and Conceptual Change in Science Context. Computers & Education, 55, 586-602