Evolution – alternativa idéer

Ferrari och Chi (1998) beskriver evolutionsteorin i fem punkter: • Random intraspecies variability ('Variation')

• Heritability ('Arv')

• Differential survival rate ('Överlevnad')

• Differential reproduction rate ('Reproduktion')

• Accumulation of changes over many generations ('Ackumulation')

Författarna undersökte studenters (n=40) evolutionära kunnande innan un-dervisning genom att varje student fick besvara fem öppna uppgifter, en för varje punkt ovan. Studenterna lämnar tillsammans 211 svar och av dessa innehåller 63 % alternativa idéer.

Punkterna 'överlevnad' och 'reproduktion' utgör i evolutionssammanhang tillsammans begreppet 'naturligt urval'. Att dela upp urvalet i dessa två punkter har en poäng i undervisningssammanhang, vilket visas senare i av-handlingen.I fortsättningen kommer jag att kalla dessa punkter för kompo-nenter och använder orden inom parentes som beteckningar för dessa.

Jag inleder med att redovisa alternativa idéer om evolutionsteorin i dess helhet. Därefter beskriver jag idéerna utifrån ovanstående fem komponen-ter.

I de undersökningar som exemplifierar olika alternativa idéer har man stu-derat elever från 11 års ålder upp till universitetsstudenter. De olika alterna-tiva idéerna inom evolutionsområdet verkar vara vanligt förekommande både bland barn och vuxna. I redovisningen nedan kommer jag att kalla personerna i studierna för elever om de går i grundskola, gymnasium eller motsvarande och för studenter om de studerar vid universitet eller motsva-rande.

Evolutionsteorin

Studier visar att elever har idéer om fenomenet evolution innan de haft nå-gon formell undervisning (Deadman & Kelly, 1978; Engel Clough & Wood-Robinson, 1985a). Dessa idéer är oftast vad jag kallar alternativa och oförenliga med de vetenskapliga. Bishop och Anderson (1990) finner i sin studie att de flesta studenterna har en förförståelse av evolutionen som en process där alla individer i en art anpassar sig till miljön genom gradvisa förändringar. Författarna påpekar att biologer däremot ser två separata pro-cesser. Först en där nya egenskaper uppkommer genom slumpmässiga för-ändringar av det genetiska materialet (mutationer och omkombinationer) och en andra där egenskaper ökar eller minskar i frekvens genom naturligt urval. Bizzo (1994) visar att endast en mindre andel av eleverna använder slump och urval i sina förklaringar av evolutionära fenomen även efter un-dervisning. Vidare finner han vid intervjuer att evolution ses som framsteg, förbättring och tillväxt, en historisk händelse som leder fram till männi-skan. Det visar sig i flera undersökningar att elever och studenter i liten ut-sträckning förändrar sina idéer genom undervisning (t.ex. Halldén, 1988; Bishop & Anderson, 1990; Demastres, Settlage & Good, 1995).

Många forskare har publicerat artiklar om alternativa idéer vad gäller be-greppet naturligt urval som det visar sig att elever och studenter har svårig-heter att förstå (Bishop & Anderson, 1990; Settlage, 1994; Zuzovsky, 1994; Demastes, Good, & Peebles, 1996; Demastes, Settlage et al., 1995; Jensen & Finley, 1996). Brumby (1981) finner att studenternas erfarenheter av na-turligt urval är blygsamma då universitetsstudierna startar. I en annan stu-die (Brumby, 1984) visar hon att de flesta av 150 medicinstuderande, majo-riteten är 18 år, mycket ambitiösa och begåvade, har vardagsföreställningar om naturligt urval. Ferrari och Chi (1998) skriver att trots att naturligt urval är en ganska enkel process har elever svårt att förstå den och alternativa förklaringsmodeller är robusta mot undervisning. Författarna menar att en orsak är svårigheter att förstå underliggande begrepp som t.ex. population, frekvenser och anpassning samt förståelse av evolutionens dynamiska na-tur.

En mycket vanlig alternativ idé är att evolutionsprocessen är behovsstyrd (t.ex. Engel Clough & Wood-Robinson, 1985a; Bishop & Anderson, 1990; Settlage, 1994; Demastes, Good & Peebles, 1995). Greene (1990) menar att om man inte uppmärksammar den variation som individerna i en popula-tion uppvisar resulterar det ofta i behovsresonemang. En annan vanlig al-ternativ idé är att elever och studenter använder anpassning som drivkraften i evolutionsprocesser i stället för naturligt urval (t.ex. Brumby, 1984; Hall-dén, 1988; Bishop & Anderson, 1990; Settlage, 1994). Baalmann och Kattman (2001) intervjuade tio elever och i de flesta intervjuer finner de följande:

'Adaptive recognition': Organisms realise – consciously or not – that they have to change under given conditions of living, in order to get adapted. (sidan 18)

Ytterligare andra alternativa idéer är att evolutionära förändringar sker på grund av att egenskapen används eller inte används (t.ex. Brumby, 1984; Bishop & Anderson, 1990; Settlage, 1994; Ferrari & Chi, 1998) eller ge-nom arv av förvärvade egenskaper (referenser se nedan under rubriken arv).

Undersökningar visar alltså att elever och studenter har svårigheter att för-klara evolutionär utveckling (t.ex. Jungwirth, 1975; Jensen & Finley, 1995; Thomas, 2000). Bland universitetsstudenter använder/väljer ungefär tre fjärdedelar alternativa idéer i sina svar (Jensen & Finley, 1995; Anderson, Fisher & Norman, 2002). Även om studenterna i dessa studier testas innan undervisningen startar har de dock kommit till college eller universitetsnivå och sannolikt har de undervisats i evolution tidigare.

Settlage (1994) påpekar att det finns vissa tecken på att evolutionsteori är för komplicerat för elever i grundskoleåldern, vilket också Engel Clough och Wood-Robinson (1985a) uppmärksammar. Settlage menar att man dock inte kan förvänta sig att alla elever direkt når vetenskaplig nivå utan han ser det som att eleverna utvecklar sitt kunnande då de möter evolu-tionsteorin flera gånger. Hans studie resulterar därför i att han anser att det är väl använd tid att undervisa om evolution redan i denna ålder. Jiménez-Aleixandre (1992) och min egen studie (Wallin, 1997) stöder detta påstå-ende. Engel Clough och Wood-Robinson (1985a) föreslår till och med att man startar med evolutionsundervisning tidigare än vad som ofta är fallet och Deadman och Kelly (1978) argumenterar för undervisning om varia-tion tidigt i biologiundervisningen.

Variation

Bishop och Anderson (1990) påpekar att studenterna inte är medvetna om betydelsen av den befintliga variationen i en population. Författarna menar

att studenterna inte uppfattar att variationens uppkomst är den första i en tvåstegsprocess och Smith, Siegel och McInerney (1995) menar att elever-na eller studenterelever-na behöver hjälp med att inse detta. Det visar sig i inter-vjuer och test att elever och studenter anser att miljön är huvudorsaken till uppkomsten av variation (t.ex. Brumby, 1981; Bishop & Anderson, 1990; Bizzo, 1994). De menar att förändringar i naturen har en bestämd orsak och slumpmässighet utgör därför en svårighet vid förståelse av evolutionsteori (Brumby, 1981; Greene, 1990; Smith et al., 1995). Innan undervisning har eleverna inte orsakerna till variationens uppkomst klara för sig och de talar sällan om slump (Deadman & Kelly, 1978). På två flervalsuppgifter om variationens uppkomst valde 66 respektive 85 % av studenterna (n=206) i en studie innan undervisning alternativ som handlade om uppkomst genom behov, vilja, miljöinducering eller successiv förändring av egenskapen i fråga (Anderson et al., 2002). Jensen och Finley (1995) finner dock att de-ras studenter lär sig variationens uppkomst genom mutationer utan några större svårigheter vid undervisning. Albaladejo och Lucas (1988) undersök-te elevers förståelse av begreppet mutation. De finner att mutation är starkt associerat med förändring och att vissa elever ser mutationer som mer all-männa biologiska förändringar t.ex. som metamorfos eller pubertet. Förfat-tarna menar att det är viktigt att klargöra skillnaden mellan mutation och andra biologiska förändringar.

Elever och studenter anser att samtliga individer inom arter och populatio-ner är lika. De har en typologisk syn (Halldén, 1988; Greene, 1990; Peder-sen & Halldén, 1994; Rudolph & Stewart, 1998). Greene (1990) analysera-de testsvar från 322 universitetsstuanalysera-derananalysera-de i elva klasser unanalysera-der åtta år. Han finner att de flesta har en typologisk syn på individerna i en population, en-ligt hans kategorisystem 97 %. Men då kategoriseras svar med variation i en enda egenskap hit. Att endast diskutera variation utifrån en enda egen-skap kallar han funktionell förståelse och det har 43 % av studenterna. Om man accepterar funktionell förståelse innebär det att knappt hälften av stu-denterna använde befintlig variation i sina provsvar efter undervisning. De drygt hälften av studenterna i studien som inte ens hade en funktionell för-ståelse av befintlig variation kunde inte förklara naturligt urval.

Jensen och Finley (1995) och Smith et al. (1995) finner att inomartsvaria-tion är svårt för studenterna, och så även efter undervisning. Författarna påpekar därför att det är viktigt att fokusera på inomartsvariation vid un-dervisning. Även Keown (1988) påpekar det väsentliga i att erfara inom-artsvariation. Deadman och Kelly (1978) intervjuade elever om evolution och genetik innan formell undervisning inom ämnesområdena. Eleverna nämner sällan variation och då de gör detta är det mellan arter, aldrig inom. Detta innebär att elever och studenter har mellanartsvariation klar för sig

medan inomartsvariation är mer okänd, om de överhuvudtaget funderat över den. När Zetterqvist (2003) intervjuade 26 lärare i grundskolans sena-re del är det två som spontant tar upp befintlig inomartsvariation då de be-rättar om sin evolutionsundervisning. På en direkt fråga säger majoriteten att de tar upp inomartsvariation, av dessa är det sex lärare som kopplar va-riationen till naturligt urval.

Arv

Bizzo (1994) finner vid intervjuer att eleverna ser få kopplingar mellan ge-netik och evolution. Halldén (1988) undersökte gymnasieelever (ej naturve-tarprogrammet) innan och efter undervisning. De skrev berättelser om ut-vecklingen av arter. Studien hade som en utgångspunkt frågan om svårig-heter att förstå evolutionsteorin kan bero på otillräcklig förståelse av tik. Svårigheten tycks dock finnas oberoende av om eleverna studerat gene-tik eller ej.

Thomas (2000) skriver att dagens tillgängliga forskning tyder på att elever i allmänhet har ett sämre kunnande om genetik och arv än vad som skulle kunna karaktäriseras av 'genetic literacy' (genetisk allmänbildning). En vanlig alternativ idé är arv av förvärvade karaktärer (t.ex. Kargbo, Hobbs & Erickson, 1980; Engel Clough & Wood-Robinson, 1985b; Bishop & An-derson, 1990; Wood-Robinson, 1994; Ramorogo & Wood-Robinson, 1995; Thomas, 2000).

Överlevnad

I studien av Ferrari och Chi (1998) är 'överlevnad' den av de fem olika komponenterna som studenterna lyckas bäst med i de öppna uppgifterna. Den alternativa idé som författarna redovisar är att utveckling sker av egen-skaper så att överlevnaden säkerställs, alltså en form av inducerad utveck-ling efter t.ex. behov, vilja eller strävan. Ett populärt uttryck inom evolu-tion är 'survival of the fittest' och även många svenska elever och studenter använder detta. Ofta översätts det till svenska förenklat som 'den starkes överlevnad' och då missar man poängen med 'fittest', som betyder relativ reproduktiv framgång. Anderson et al. (2002) testade också studenters upp-fattning om begreppet 'fitness' i två flervalsuppgifter med olika kontext. Av dessa valde 44 respektive 61 % alternativ som beskriver stor kroppsstorlek, styrka, stort antal parningar, lång livstid eller framgång i konkurrens om föda. Keown (1988) poängterar vikten av att diskutera biologisk potential dvs. organismers förmåga att producera mer avkomma än vad som har möj-lighet att överleva.

Reproduktion

Även om Ferrari och Chi (1998) delar upp naturligt urval i två komponen-ter är det i få artiklar som innehåller explicita diskussioner om reproduk-tionsskillnader. Författarna visar att många studenter inte resonerar om re-produktionsskillnader utan förklarar förändringar med att en ny typ av in-divid föds som bildar en ny art (transmutational evolution: hopeful mons-ters). Bishop och Anderson (1990) nämner kort att studenterna inte disku-terar skillnader i reproduktiv framgång. Författarna tar upp fitness och svå-righeter med förståelsen av begreppet och diskuterar det som ett terminolo-giproblem. I en studie av Sinclair, Pendarvis och Baldwin (1997) deltog 218 studenter och gjorde för- och eftertest. Två tredjedelar av studenterna valde andra än det mest vetenskapliga flervalsalternativet om förståelsen av 'survival of the fittest' på eftertestet. De valde alternativ som handlade om behov, hälsa och styrka. Jensen och Finley (1995) finner dock vid sin be-greppsanalys att studenterna lär sig fitness utan större svårigheter.

Ackumulation eller anpassning

Många elever och studenter anser att anpassning är drivkraften i evolu-tionsprocessen. De ser evolutionär utveckling som en process där egenska-perna utvecklas gradvis hos alla individer i en population eller art (Dead-man & Kelly, 1978; Brumby, 1984; Halldén, 1988; Bishop & Anderson, 1990). Jensen och Finley (1995) påpekar att i evolutionsundervisning är det lämpligt att fokusera på anpassning som en frekvensförändring. Elever och studenter ser alltså anpassning som en individuell förändringsprocess och detta är vanligt också efter undervisning (t.ex. Halldén, 1988; Bizzo, 1994; Sinclair et al., 1997). I sin intervjuundersökning finner Bizzo (1994) att 9 % av eleverna använde en populationsförklaring till evolutionär anpass-ning.

Anpassning är ett besvärligt begrepp att lära sig vid undervisning i evolu-tionsteori i många olika språkområden (Jungwirth, 1975; Brumby, 1981; Engel Clough & Wood-Robinson, 1985a; Halldén, 1988; Bizzo, 1994; Jen-sen & Finley, 1995; Baalmann, Frerichs & Illner, 1998; Thomas, 2000). En orsak kan vara att denna term används för både vardagliga och vetenskapli-ga begrepp (Brumby, 1981). Även inom vetenskapen biologi används ter-men med olika innebörder.