Forskningsfråga 1 och

Enkätfrågorna 1, 2, 3, 4 och 5 avser att ge resultat åt forskningsfråga 1 och 2. Enkätfrågorna finns i bilaga 2.

Enkätfråga 1

Enkätfråga 1 användes som exempel för att ge de deltagande eleverna en övergripande blick över hur en energikedja kan se ut. Med den hade vi för avsikt att se om eleverna känner till de enkla energiformer och omvandlingsprocesser som förekommer i naturen. I resultatdelen, diagram 1, ses att i åk 9 har 8 % angivit fotosyntes som första omvandlingsprocess och 3 % har angivit förbränning som andra omvandlingsprocess. På NV i gymnasiet har 66 % angivit fotosyntes och 32 % förbränning. På SP har 37 % angivit fotosyntes och 15 % förbränning. På gymnasiet är det en större andel av eleverna som angivit rätt omvandlingsprocesser. Något att notera är att elever i samtliga grupper har angivit fotosyntesen som energiform och inte som omvandlingsprocess. Detta är intressant med tanke på det som Drivers m.fl. undersökning kommer fram till. Vårt resultat stämmer överens med vad de har kommit fram till, dvs. att energiprincipen misstolkas och många elever kan inte ange t ex fotosyntesen som

omvandlingsprocess. Det resultat vi fått kan dock ifrågasättas då enkätfråga 1 förutsätter att eleverna vet vad en omvandlingsprocess är och detta varierar från klass till klass som undersöktes.

36

Enkätfråga 2

Enkätfråga 2, 3 och 4 avsedde att ge eleverna möjlighet till att rita och förklara olika energikedjor i jordens energiflöde. Till skillnad från enkätfråga 1 skulle eleverna inte bara ange energiformer och omvandlingsprocesser utan genom text och figurer illustrera energikedjorna. Detta ger en möjlighet att bedöma eleverna kunskaper och föreställningar kvalitativt, dvs. om de kan koppla rätt omvandlingsprocesser till rätt steg i energikedjan.

Enkätfråga 2, se bilaga 3, ger ett resultat som visar att gymnasieeleverna i större andel har angivit fotosyntesen och cellandningen som omvandlingsprocess och del av energikedjan än eleverna i åk 9. Det är en liten andel elever som angivit omvandlingsprocesserna på

gymnasiet, men dock större än åk 9. Överlag ses tydligt sambandet att eleverna har svårt för att ange rätt omvandlingsprocess och förklara energiomvandlingarna korrekt. Detta

överensstämmer med Drivers m.fl. (1994) resultat att elever har svårt att ange fotosyntesen och cellandningen som processer. Liu och Tangs (2004) undersökning visar på att elevers kunskap om energiomvandlingar utvecklas till gymnasiets senare del. Eleverna kan i större utsträckning ta upp energiomvandlingar i sina förklaringar av energibegrepp. Denna tendens kan vi också notera i våra resultat.

Driver m.fl. (1994) anger att föreställningen att energi används och tar slut är vanligt förekommande bland elever, vilket visade sig i resultatet från enkätundersökningen. Många elever uppfattande mat som en ändlig energikälla som förbrukas under aktivitet.

Enkätfråga 3

Enkätfråga 3, se bilaga 3, avser att ge information om hur elever kan beskriva energikedjan bakåt från el-energi till solen. Översiktligt gav frågan resultatet, vilket ses i diagram 3, att den största andelen av eleverna kunde redogöra för de olika energiformerna i stegen. En mindre andel kunde redogöra för hur processen vattencykeln och i slutändan att solen bidrar med vatten till systemet. I åk 9 har inga elever angivit detta i sina förklaringar. På NV på gymnasiet har 8 % respektive 6 % angivit vattentillgång och kopplat till solen. På SP på gymnasiet är andelen 17 % för båda kategorierna. Detta resultat är intressant med tanke på att vattencykeln är något som tas upp under hela skolgången i grundskolan. Andersson m.fl. (1996) anger förklaringen för detta att man i undervisningen betonar materians, dvs. vattnets, kretslopp snarare än energiomvandlingar i samband med detta. Därför kan det vara svårt för eleverna att associera till vattencykeln från ett energisammanhang.

37

Enkätfråga 4

Enkätfråga 4, se bilaga 3, avser att ge information om hur elever kan förklara energikedjan framåt från solen till förbränning av bensin i bilmotorn. Resultatet visade att eleverna på gymnasiet har i större andel svarat inom varje kategori än eleverna i åk 9. Här har vi satt fotosyntesen och fossiliseringsprocessen som viktiga underkategorier. I åk 9 var andelen liten som nämnde fotosyntesen eller förde ett resonemang om processen. På gymnasiet var denna andel betydligt större och svaren var i allmänhet bättre formulerade samt att de flesta noterade specifikt att i omvandlingsprocessen fotosyntes omvandlas energi snarare än att den skapas. I åk 9 var detta inte lika förekommande. Detta överensstämmer återigen med det som Liu och Tang (2004) kommit fram till, nämligen att kunskaper kring energiomvandlingar utvecklas senare i skolgången. Vi tror att detta kan bero på att eleverna har läst mer naturvetenskap desto högre upp i årskurserna de kommer. Resultatet överensstämmer även med Drivers m.fl. (1994) resultat att i yngre åldrar är föreställningarna kring energi att det bildas i processer såsom fotosyntes.

Detta gäller även omvandlingsprocessen förbränning. Inga elever i åk 9 beskrev

förbränningen överhuvudtaget, medan på gymnasiet var det 12 % på NV och 11 % på SP som kunde på något sätt nämna förbränning. Frågan kan ha skapat viss förvirring då den explicit inte visar på att det i svaret ska ingå en förklaring av förbränning som omvandlingsprocess.

Enkätfråga 5

Enkätfråga 5 avsåg att ge komplimenterande information om elevernas förståelse av hur energiflödet påbörjas på jorden genom att ange vilka de första alternativa energiomvandlingar som sker från solen. Detta för att se om eleverna har någon översiktlig förståelse om jorden energiflöde då endast förståelse om enskilda energikedjor undersökts i enkätfråga 1, 2, 3 och 4. Översiktligt var det flest elever på NV som kunde ge flera olika alternativ. 36 % kunde länka solenergi till biologiska system medan det var enbart 3 % respektive 4 % i åk 9 och på SP. Detta kan motiveras med att eleverna på NV har läst även kursen Biologi A och har mer ingående kunskaper om just biologiska processer. Det är mer ”fräscha” kunskaper för dem. Det var generellt låg andel svar för denna enkätfråga och detta beror nog på att enkäten inte var anpassad efter den tid som vi hade till förfogande med klasserna. Många elever skrev på enkäterna att de inte hann med att svara på frågan.

38

Sammanfattning

Med de fem enkätfrågorna som behandlar jordens energiflöde har vi fått fram ett resultat som överensstämmer med den forskning som vi har till grund för vårt arbete. Liu & Tang (2004) visar på att elevers kunskap kring energiomvandlingar utvecklas i de senare delarna av skolgången, i synnerhet gymnasiet. Denna tendens kan vi också påvisa med hjälp av vår undersökning. Vi har i vårt resultat kunnat notera att elever har svårt att skilja på materia och energi, vilket överensstämmer med Anderssons m.fl. (1996) delrapport där de anger

förklaringen att man betonar materians roll i processerna snarare än energiomvandlingarna i samband med dessa i undervisningen. I resultatet kan även noteras att eleverna har

problematik med begreppet omvandlingsprocesser, vilket Driver m.fl. (1998) förklarar genom att energiprincipen misstolkas och att många elever tror att energi bildas i

omvandlingsprocesserna. Resultatet visar att majoriteten av samtliga elever som deltog i undersökningen inte kunde redogöra fullständigt för enskilda energikedjor i jordens

energiflöde. Vi har sammanfattningsvis kommit fram till att de klasser och elever som deltagit i vår undersökning inte har goda kunskaper och vetenskapliga föreställningar om jordens energiflöde. De har inte uppnått de förväntningar vi hade i form av de önskvärda svar vi ville att de skulle ge på frågorna i enkätundersökningen.

I vår undersökning har vi valt att formulera enkätfrågorna 2 och 3 så att eleverna förklarar energikedjorna så långt bakåt som möjligt medan enkätfrågorna 4 och 5 avser förklaringar från solen och framåt till angiven mottagare i energikedjan. I Anderssons m.fl. (1996) delrapport motiverade han att eleverna kanske kunde få bättre resultat om de istället följde energikedjan bakåt. Detta kunde Tegård (2007) visa med sitt examensarbete. Resultaten som vi fick från vår undersökning visar dock att eleverna i vårt urval i större utsträckning hellre beskriver energikedjan framåt än bakåt. Eleverna hade tendensen att beskriva energiflödet framåt även i de frågor som avsågs att följa energin bakåt i kedjan vilket kan kännas mer naturligt. Dock kan vår första fråga, som är en exempeluppgift, implicit ha angivit den bilden till eleverna att svaren skall följa energin framåt i energikedjan.

39

Forskningsfråga 3

Enkätfråga 6 avser att ge resultat som kan användas till att besvara forskningsfråga 3. I enkätfråga 3, se bilaga 2, fick eleverna argumentera för och emot vad gäller hushållning med energikvalitet och energikvantitet för 3 energikällor: elvärme, värmepump och solfångare. Svaren motsvarade inte det önskvärda svar som vi hade förväntat oss. När eleverna skulle besvara denna fråga började tiden rinna ut, vilket kan ha bidragit till de kortfattade svaren som eleverna gav. I resultatet kunde vi notera tendensen att elever gärna beskrev de olika

energikällorna efter uppvärmningssyfte med den grad av effektivitet som dem tros ha.

Majoriteten elever angav effektivitet som argument för eller argument emot energikvaliteten. Detta var svårt att tolka då varje elev har sitt specifika tankemönster kring denna fråga. En uppföljningsintervju med en mindre andel elever från varje klass hade varit bra att genomföra för att reda ut vad eleverna menar med effektivitet. Det har tyvärr inte funnits någon tid åt detta. Detta är dock ett område som kanske kan uppmärksammas av framtida lärarstudenter som vill skriva ett arbete inom hållbar utveckling. De flesta svar som framgick var i

punktform och inte av det argumenterande slag som vi sökte. Detta innebär att utförliga slutsatser kan dras. Felkällorna kan vara tidsnöd och att eleverna inte förstod frågan, vilket motiveras av att majoriteten av eleverna värderade frågan ur miljöperspektiv. En ytterligare bidragande orsak är framförallt att eleverna inte gått igenom värmepump och

termodynamikens lagar, vilket bör betraktas som underligt, då värmepump är vanligt förekommande i Sveriges hushåll.

40

Forskningsfråga 4

Forskningsfråga 4 avser att belysa om eleverna i vår undersökning uppnått kursplanernas mål för fysik i grundskolan respektive för naturkunskap A.

Årskurs 9

För årskurs 9 tas energibegreppet upp för kursplanerna i både no och fysik. De mål som eleverna ska ha uppnått i slutet av årskurs 9 är:

eleven skall beträffande natur och människa:

ha kunskap om naturliga kretslopp och om energins flöde genom olika naturliga och tekniska system på jorden, (no) (Skolverket, 2000)

ha kunskap om olika energiformer och energiomvandlingar samt vid tekniska tillämpningar miljö-, resurs- och säkerhetsaspekter, (fy) (Skolverket, 2000)

Våra enkätfrågor och de önskvärda svar vi vill ha är förankrade i dessa mål. Våra resultat redogjorde för att eleverna på den skola vi undersökte delvis har uppnått de mål som

kursplanen tar upp. Majoriteten av eleverna har kunnat visa kunskap om begreppet energiform men i mindre omfattning visa kunskap för begreppet energiomvandling. När det gäller målen för att ha kunskap om naturliga kretslopp och energiflöde genom tekniska och naturliga system har en minoritet av eleverna lyckats uppnå detta. Elevernas har inte lyckats uppnå målen och kraven vad gäller att beskriva omvandlingsprocesserna och sätta in dem i ett flöde. Inga elever har angivit ett önskvärt svar med samtliga steg i någon av de energikedjor som tas upp av frågorna.

Enkätfråga 3 (bilaga 2) visar att en tendens finns bland en andel elever som har svårt att följa energin hela vägen tillbaka till ursprungskällan, vilket är solen. Eleverna har i detta fall i sina svar inte förklarat det tekniska system ett vattenkraftverk består av. De har i en stor andel svar tagit upp vattenkraftsverkets delar, men inte redogjort för hur detta tekniska system fungerar, vilket framgår i framgår i kursplanen för no (Skolverket, 2000). Bland elevsvaren har

förbränningsomvandlingsprocessen inte nämnts. Därför kan vi påstå att eleverna inte uppnått målet om att ha kunskap om energins flöde genom tekniska system.

41

Gymnasiet

För gymnasiet behandlas energibegreppet mestadels inom kursen naturkunskap A. De mål som eleverna skall ha uppnått i slutet på kursen är:

Eleven skall:

ha kunskap om energiomvandlingar och energiformer samt begreppet energikvalitet.

kunna beskriva naturliga kretslopp och av människan skapade materia- och energiflöden samt ha förståelse av termodynamikens lagar.

(skolverket, 2000)

Våra resultat visar att för de eleverna som deltog i undersökningen har majoriteten redogjort för begreppet energiform samt även energiomvandlingsprocesser. En intressant notis här är att eleverna, framförallt på NV inte har kunnat ange kemisk energi som energiform. Bara 2 % av eleverna har angivit det korrekt. Vad detta beror på är svårt att bestämma. Det finns olika förklaringar, t ex kan eleverna missuppfattat frågan.

I de enkätfrågorna som tar upp enskilda energikedjor i jordens energiflöde fanns en tendens att eleverna kunde redovisa sina energikedjor på ett något mer detaljerat sätt än eleverna i åk 9. Detta är dock bara en tendens som vi lagt märke till och inget vi kan generalisera utifrån och påstå att det är ett samband eller progression. Eleverna har inte kunnat uppnå våra önskvärda svar, som är förankrade i kursplanens mål. I vissa fall har eleverna kunnat nämna samtliga steg i en energikedja men kunskaper kring naturliga kretslopp verkar vaga. Eleverna på gymnasiet har fört resonemang i sina svar kring processen vattencykeln, men inte i en utsträckning som motsvarar kursplanens mål.

En minoritet av eleverna har visat kunskap om begreppet energikvalitet. Begreppet energikvalitet framstår som ett svårförståeligt begrepp som inte behandlats utförligt enligt både lärare och elever. Därför kan vi påstå att majoriteten av eleverna i vår undersökning inte uppnått kursplanens mål.

Antalet angivna steg i energikedjorna varierar från enkätfråga till enkätfråga. Eleverna har mer utförligt kunnat redovisa för fossiliseringsprocessen i enkätfråga 4, vilket uppfyller målet att ha kunskaper om av människan skapade materia- och energiflöden som kursplanen tar upp.

42

En större andel elever på NV har i sina svar redovisat och förklarat omvandlingsprocesserna. Detta kan motiveras genom att eleverna i en av de undersökta klasserna på NV även har läst kursen Biologi A. Större delen av eleverna på SP och NV har svårt att uppnå målen och kriterierna för naturkunskap A.

Naturvetenskapligt språk och tänkande

I vårt urval har vi märkt en tendens att eleverna på NV i en större utsträckning har använt ett naturvetenskapligt språk när de förklarat energiflöden. Detta märker man även i deras

resonemang. Ett exempel är att i enkätfråga 2 resonerar eleverna på NV att vatten är ett viktigt steg eftersom kroppens system måste kylas ner då värmeenergi avges från kroppen. Detta är tydligt exempel på ett svar där en elever använder både ett vardagligt och ett

naturvetenskapligt språk och resonemang. Solomon (1992) menar att när elever ska förklara energiomvandlingar finns tre typer av svar. Det första är enbart vardaglig beskrivning, det andra vetenskapliga beskrivning och det tredje en blandning av vardaglig och vetenskaplig beskrivning. De elever som svarar både vetenskapligt och vardagligt tenderar till att ha en djupare förståelse. Vi kan notera i vårt resultat att detta sätt att förklara förekommer mer på gymnasienivå och i synnerhet bland eleverna på NV. Detta kan även märkas i resultatet för enkätfråga 4 där citaten visar på detta när eleverna beskrivit processerna fossilisering och raffinering.

Många elever både i åk 9 och på gymnasiet har i sina förklaringar inte använt termer och begrepp från naturvetenskapen. Exempel på sådana svar är att eleverna skriver om solenergin att den blir kemisk energi när den kommer fram till växter. Istället för att nämna att solenergin omvandlas till kemiskt bunden energi i växterna genom fotosyntesen. Det här har Schoultz (1998) tidigare skrivit om och han påstår att elever har svårt att använda termer och begrepp från naturvetenskapen. Elever söker oftast namn på fenomen men kan inte förklara det samband som finns.

Geijerstam (2006) har i sin forskning kommit fram till att de naturvetenskapliga ämnena är muntligt baserade i undervisningen och att detta hindrar elever från att nå en högre

abstraktionsnivå och tillämpande av naturvetenskapligt språk i skrift. En kombination av muntliga och skriftliga delar i undervisningen ger enligt undersökningens resultat en ökad textrörlighet i skrivandet, vilket innebär att texterna är utförligare med resonemang. I resultatet kan vi notera att det enbart i gymnasiet finns svar som passar in på den bild som Geijerstam har med avseende på ökad textförlighet. I enkätfråga 2 kunde vi notera att eleverna

43

på gymnasiet ser sammanhang som inte ingår i det önskvärda svar som vi har. Ett exempel på ett sådant svar är en gymnasieelev som förklarar matspjälkningsprocessen i kroppen och förklarar inom vilka näringsämnen som den kemiska energin är bunden till.

44

Slutsats

Vi slutsats angående forskningsfråga 1 och 2 är att majoriteten av eleverna på gymnasiet har i sina svar angivit fler steg i energikedjorna och tydligare beskrivit energiomvandlingsprocesser jämfört med vad majoriteten av eleverna i åk 9 har gjort. Få elever har lyckats uppnå de önskvärda svaren som vi eftersökte i enkätfrågorna i åk 9. En något större andel lyckades uppnå de önskvärda svaren på gymnasiet. Överlag, oavsett elevkategori, anser vi att eleverna inte har tillräckliga kunskaper och att de har vaga föreställningar om jordens energiflöde. Vi anser att det är svårt att från de tendenser vi kunnat uppmärksamma avgöra om vår slutsats kan vara giltig eller inte för urvalsgruppen. Vårt resultat visar dock på samma slutsatser som forskningen vi har till underlag för vårt arbete kommit fram till.

Angående forskningsfråga 3 kan vi påstå att vårt resultat visar att eleverna inte har kunskaper om energikvalitet vad gäller energihushållning. Enkätundersökningen genomfördes under tidspress av deltagarna. vilket gör det svårt att dra någon form av giltig slutsats.

Vad gäller forskningsfråga 4 är vårt sammanfattande intryck av denna undersökning att eleverna på gymnasienivå efter genomgången kurs i naturkunskap A besitter en mer naturvetenskaplig kunskap än eleverna som är i slutskedet av grundskolan. Eleverna på gymnasiet har i större utsträckning beskrivit och förklarat enskilda energikedjor i jordens energiflöde med ett naturvetenskapligt resonemang, dvs eleverna har utvecklat en tankegång kring jorden som system. Eleverna i vårt urval som går på gymnasiet uppnår målen och kriterierna i större utsträckning än vad eleverna i åk 9 gör.

Frågor som väckts under arbetets gång är att hur ska man få eleverna till att börja förklara samband med ett naturvetenskapligt språk. Forskningen visar på att bryggan mellan vardagligt språk och naturvetenskapligt språk är tydlig. Hur ska denna överbryggas? Vilka didaktiska verktyg finns för att nå denna brygga?

45

Referenser

Andersson, Björn. (1988). Grundskolans Naturvetenskap – Forskningsresultat och nya idéer. Stockholm: Utbildningsförlaget.

Andersson, Björn; Bach, Frank; Zetterqvist, Ann. (1996). Nationell utvärdering 95 – åk 9. Energi i natur och samhälle. Mölndal: Göteborgs universitet, Inst. För ämnesdidaktik. Andersson, Björn. (2001). Elevers tänkande och skolans naturvetenskap. Stockholm: Skolverket.

Andersson, Björn. (2008). Grundskolans Naturvetenskap – Helhetssyn, innehåll och progression. Polen: Studentlitteratur.

Andersson, Björn. (2008). Att förstå skolans naturvetenskap – forskningsresultat och nya idéer. Ungern: Studentlitteratur.

Areskoug, Mats. (2006). Miljöfysik – Energi för hållbar utveckling. Lund: Studentlitteratur.

Areskoug, Mats & Eliasson, Per. (2007) Energi för hållbar utveckling – ett historiskt och naturvetenskapligt perspektiv. Lund: Studentlitteratur.

Dimenäs, Jörgen; Sträng Haraldsson, Monica. (1996). Undervisning i naturvetenskap. Lund: Studentlitteratur.

Driver, Rosalind; Squires, Ann; Rushworth, Peter, & Wood-Robinson, Valerie. (1994). Making sense of secondary science. London: Routledge.

Geijerstam, Åsa. (2006). Att skriva i naturorienterade ämnen i skolan. Uppsala: Fakultet för lingvistik.

Liu, Xiufeng & Tang, Li. (2004). The progression of students conceptions of energy: A cross grade, cross cultural study. University of prince Edward island, State university of New York at Buffalo, Guangxi normal university.

Patel, Runa; Davidson, Bo. (2003). Forskningsmetodikens grunder. Lund: Studentlitteratur.

Schoultz, Jan. (2002). Att utvärdera begreppsförståelse. I Strömdahl (Red.), Kommunicera naturvetenskap i skolan. Lund: Studentlitteratur.

46

Schoultz, Jan. (1998). Kommunikation, kontext och artefakt: studier av elevers behärskning av den naturvetenskapliga diskursen. Linköping: Instutitionen för pedagogik och psykologi. Skolverket. (1997). Energi i natur och samhälle. Stockholm: Skolverket.

Skolverket. (2000). Kursplaner 2000. Stockholm: Skolverket.

Solomon, Joan. (1992). Getting to know about energy. London, Washington D C: The Falmer press.

Svedner, Per Olov; Johansson, Bo. (2001). Examensarbete i lärarutbildningen – undersökningsmetoder och språklig utformning. Uppsala: Läromedel & utbildning.