4 Herrmann-Abell,

C., & DeBoer, G., (2018). Investigating a Learning Progression for Energy Ideas From Upper Elementary Through High School Journal of Research in Science Teaching Studiens syfte var att bestämma på vilken nivå elevernas förståelse för energikoncept et ligger i tre olika “klassnivåer”. (s. 71). 20,551 elever. 2967 i år 4-5. 10207 i år 6-8. 7377 i år 9-12. (s. 80) USA

De beskriver energi utifrån fyra key ideas (major categories):

Energy forms and transformation Energy transfer

Energy dissipation and degradation Energy conservation

Energy transfer; idén om att energi kan överföras från en plats till en annan på olika sätt.

Energy conservation; idén om att den totala mängd energi i ett system förblir konstant om inte energi läggs

till eller släpps från systemet. (s. 72)

Energy forms and

transformations; idén om att energi visar sig i olika former, tex kinetic energy and gravitational potential energy. Kan omvandlas.

Energy dissipation and degradation; idén om att när energi har omvandlats eller överförts så överförs alltid lite energi till omgivningen som värmeenergi.

Energy forms and transformations Energy transfer Energy dissipation and degradation

Energy conservation

De testar i vilken ordning fyra kategorier av energiidéer lärs in (key ideas) (s. 70)

5. Lancor, R., (2014). Using Metaphor Theory to Examine Conceptions of Energy in Biology, Chemistry, and Physics Science & Education

Att lyfta olika typer av metaforer om energi i undervisning i ämnena kemi, biologi och fysik. Hon vill visa hur metaforer kan hjälpa till att skapa en uppfattning om energy concept. Hon vill även visa på hur energi skiljer sig beroende på i vilket ämne det behandlas. Litteraturstudie USA

Hon menar att energi är ett abstrakt koncept, det går inte att observera och det är omöjligt att direkt mäta det, vilket gör det svårt att definiera.

Hon menar dock att det är användbart att definiera de egenskaper som kännetecknar energins roll i olika vetenskapliga sammanhang. De använder sig av dessa fem kännetecken:

Energy conservation, i ett slutet system kan energi varken förstöras eller skapas.

Energy degredation, den totala mängden användbar energi i ett system kan över tid minska. Energin förstörs inte men den är inte längre användbar.

Energy transformation, energi kan omvandlas från en form till en annan.

Energy transfer, energi kan

överföras mellan komponenter i ett system “in a collision, one billiard ball transfers its kinetic energy to another.”

Energy source, energi kan

tillkomma till ett system. (s. 1251). Dessa kännetecken arbetar tillsammans för att skapa en bild av

Energy conservation

Energy degradation Energy transformation Energy transfer

If students are not taught about energy transformation and degradation alongside energy conservation, the energy crisis will make no sense to them.

energikonceptet som kan användas i olika sammanhang.

6.

Megalakaki, O., & Thibaut, J., (2016) Development and Differentiation of Force and Energy Concepts for Animate and Inanimate Objects in Children and Adolescents Springer Science Målet med studien var att lyfta missförstånd, “underlying conceptions” och konceptuella (begreppsliga) skillnader. I studien utformade de tre experimentella situationer, där varje situation innefattar ett samspel mellan “animate agent” och “inanimate” objekt. Vilket baserar sig på tidigare resultat av missförstånd mellan kraft och energi.

90 elever mellan 10–17 år. USA

De beskriver energi utifrån levande och döda ting. Eleverna bör beskriva energi som en relation mellan vikt och höjd när det gäller “inanimate” objekt (s.461). När det gäller det “animate” objekt ska energi beskrivas som en relation mellan höjd och vikt och begreppet överföring.

När de sammanfattade elevernas resultat valde de att kategorisera eleverna efter deras förståelse för energi.

1. Utifrån den här förståelsen ser eleverna energi i relation till en människa resultat av en handling och enbart det.

2. Den andra förståelsen kopplar eleverna energi till handling som utförs av en människa men tar bara hänsyn till ansträngningen som utförs.

3. I den tredje förståelsen beskriver eleverna energi men hänsyn till både ansträngning och resultat i beräkningen.

4. Om eleverna kategoriserade i den 4:e kategorin klassades de som att deras svar motsvarar den vetenskapliga synen på energi (ingen ytterligare förklaring) (s. 466).

När man refererar till kraft hänvisar man oftast till kinetic energi (s.459)

Energy Transfer nämns men beskriv inte i relation till “the key ideas”.

”Fenomenet” med conservation en degradation nämns när de talar om elevernas förståelse av energibegreppet (s458). De nämnder också Energy transformation i kombination med elevers förståelse (s. 458).

För att utveckla en förståelse för energi behöver eleverna ta hänsyn till alla komponenter som påverkar varandra i systemet (Enda gången de beskriver energi som ett system)

7. Nordine, J., Fortus, D., Lehavi, Y., Neumann, K., & Krajcik, J., (2018). Modelling energy transfer between systems to support energy knowledeg in use Studies in science education De har gjort en “review” och fokuserat på hur befintliga tillvägagångss ätt adresserar energiformer, rollen för energiöverföri ng mellan system och hur energikoncept et kan vara kopplat till idén om fält mellan interagerande objekt. Handlar om undervisningen om energi i mellanstadiet UK

De använder ett tillvägagångsätt där man inte pratar om

energiformer i undervisningen utan pratar istället om energiöverföring vilket då ger en tydligare bild av att energi är en “singel quantity” som måste relateras till ett fysikaliskt system, som kan var ett objekt eller området. (I vanligt fall benämns det som “potentiell energi” men denna förklaring ger en mer rättvis bild (s.178).

De beskriver energi som ett “fenomenen” som sker mellan två system där det måste ske någon förändring i båda systemen (s.185). De anser att det är ett bra verktyg för att förstå energi.

Att få en förståelse för att energi är en "single quantity” som måste associeras med ett fysikaliskt system som kan inkluderas av objekt, skapar en mer rätt förklaring av energi (s.185). Enligt deras tillvägagångsätt för att utveckla en förståelse för

energikonceptet, framförallt “transformation” ska man; Inte börja med att introducera begreppet energi utan prata om det som fenomen inom ett system (s.187)

De ser på energi utifrån vad de kallar ett “systems-transfer

Att kunna första att “potential energy” är lika verkligt som “kinetic energi” är

grundläggande för att förstå “energy conservation” (s.185). Detta perspektiv utgår inte ifrån energiformer men man

använder sig av

energiformernas terminologi när man pratar om energi (s.193).

Energy conservation “system perspective” Energy must be transferred Systems-transfer

En fördel med att introducera utifrån “system-transfer” perspektivet är att det ger en inblick i “energy transfer” på en partikelnivå (s.192).

Det är vanligt förekommande att man pratar on “transformation” i fysiken och mer vanligt att parta on “energy transfer” inom biologin och kemin (s.185).

perspectiv” vilket ska bidra till en förståelse av energi på en mikroskopis skala (s. 192).

8. Nordine, J., Krajcik, J., & Fortus, D., (2011). Transforming Energy Instruction in Middle School to Support Integrated Understanding and Future Learning Science Education Syftet med studien var att beskriva hur deras tillvägagångsä tt för att förklara/beskri va energikoncept et hade för effekter på elevers förståelse för just energikoncept et. 8th, 9th, 10th, 11th graders UK

Oavsett inom vilket område (biologi, kemi, fysik), energi beskrivs anser de att energiprincipen är enkel (s.671).

De vill att eleverna ska skapa sig en förståelse

för “energy conservation and degradation” (s.673).

I den här studien har de utformat sex lektioner men olika

tillvägagångssätt för att utveckla en förståelse

för energikonceptet (s.676). 1. Första lektionen ska eleverna identifiera olika typer av energi genom olika

laborativa arbetssätt som kan observeras fysiskt. De olika fenomenen som eleverna får möta är förknippat med fenomen som de möter dagligen i sin vardag; brödrost, gitarr, bärbara högtalare. 2. Lektion två ska skapa en förståelse

för “energy transformation”. D enna lektion fortsätter att knyta an till fenomen i vardagen, så som före och efter tillstånd (s.677). Under lektion började eleverna acceptera att

energi “transfoming into each

Elever måste läras sig om olika typer av

energi (kinetic, chemical, electri cal),

“energy transformeation and co nservation”, energiförlust och energikällor (s.676).

Vi förknippar “kinetic energy” med massa och hastighet efter som det går att räkna via en formel (s.676).

Law of concervation of energy (s.671).

De anser att lärare inte prata om “energi transformation” vilket är något som eleverna möter dagligen i sin vardag (s.672). Resultat: Tillvägagångsättet hjälper eleverna att utveckla en förståelse för energikonceptet relaterat till

“energy transformation” vilket ger eleverna goda förutsättningar för framtida studier om energi (s.682

3. Lektion tre handlar om “energy conservation”. Det valde att

introducera “conservation” so m en kvalitativ egenskap hos energi. Eleverna behöver skapa sig en förståelse för att energi finns inom ett system. 4. Lektion fyra handlar om att eleverna ska förklara “energy transformation” som äger rum när sopor brinner till varm ånga, och ångan använda för att snurra en turbin för att producera elektriskenergi (s.677)

5. Lektion fem handlar om att eleverna ska använda sin befintliga kunskapa om energi och reflektera över det för att kunna skapa ett diagram över “energy transformation” (s.678).

6. Lektion sex handlar det om jordens energiresurser. Eleverna får använda sig av sina tidigare kunskaper och utveckla en korrekt förklaring av en “ofullständig” förklang av jordens

energiresurser som de hitta i en tidning artikel. Det viktig är att eleverna utvecklar en förståelse för vad energi gör

förstöras, och att

“energy transfomation” oftast skapar värmeenergi som är svår att återanvänd (s.678).

9. Takaoğlu, Z., (2018). Energy Concept Understanding of High School Students: A cross- grade Study Horizon Research Syftet med studien var att bestämma hur elever uppfattar energi och relaterade begrepp på olika nivåer (abstract) Totalt 173 studenter. 15–17 år. 57 från år 9, 94 från år 10, 22 från år 11. Frågeformulär uppdelad i fyra delar med öppna frågor: definition of ener gy concept, energ y types, classifyin g energy types oc h conservation of energy (s. 654). Turkiet.

Energi är abstrakt. (abstract).

Deras definition av energi är att det är förmågan att utföra arbete (s. 655).

Med conservation of energy menar de att den totala mängd energi som finns i ett slutet system inte förändras (s. 657).

De anser att man kan prata om former av energi och att det finns åtta energi typer; kinetic, potential, mechanical, electrical , chemical, nuclear, sound och thermal (s. 656).

De framhäver energiformer och fokuserar på att eleverna ska hitta en definition av energi (s. 654).

Conservation of energy pratas det om men inte

10.