Kritiska aspekter elever måste urskilja för att förstå begreppet energi

Nedan kommer resultatet för studiens första forskningsfråga att besvaras om vilka kritiska aspekter eleverna måste urskilja för att förstå begreppet energi på ett specifikt sätt. Tre kritiska aspekter har identifierats som avgörande för att förstå begreppet energi.

• Att förstå energiprincipen – energi kan inte skapas eller förstöras utan endast omvandlas

• Vardagsspråk är något helt annat än det naturvetenskapliga språket

• Energi är mer än bara den elektricitet vi använder

6.1.1 Att förstå energiprincipen – energi kan inte skapas, förstöras utan endast omvandlas

Till en början var det mycket delade meningar huruvida energi kunde nyskapas och om den kunde ta slut eller inte. Att det skedde energiomvandlingar mellan olika energiformer var det ingen elev som visade någon förståelse för. Efter genomförd undervisning visade det sig att elevernas förståelse för energiprincipen utvecklats.

I början av andra lektionen återkopplade vi till det vi pratat om dagen innan på den första lektionen, då uppstod denna diskussion mellan några pojkar i klassen.

Robert: Energi kan aldrig förstöras eller skapas.

Olov: Joho, energi kan väl visst skapas.

Karl: Nää.

Olov: Av vattenkraft.

Robert: Nej det kan inte skapas eller försvinna.

Jag: Precis, utan vad är det som händer?

Robert: Det omvandlas.

Lucas: Det kan inte komma nytt, och ja de kan inte försvinna utan de kan bli olika former.

Dialogen ovan visar att förståelse utvecklats genom att eleverna uttrycker sig i termer av omvandlingar och olika energiformer.

Under den avslutande lektionen var det 16 elever som deltog och gjorde det avslutande eftertestet, då kunde 14 av 16 elever ge en korrekt naturvetenskaplig beskrivning av energiprincipen. Eleverna visade på eftertestet att de använder sig av begrepp som finns formulerade i energiprincipen, exempelvis skriver både Olov och Erik om att ”energi kan inte

skapas, eller förstöras, bara omvandlas”. Lova uttrycker samma sak på ett lite annorlunda sätt när hon skriver att ”energi inte kan försvinna, bara förändras”, precis som Otto ”det kan inte göras nytt eller förstöras, men bara byta former”.

Ett annat exempel som visar på att eleverna utvecklat förståelse för energiprincipen och dess omvandlingar visade sig när vi ritade energikedjor efter att ha genomfört experimentet med eleven i kartongen, vilket exemplet nedan visar.

Jag: Så nu ska vi rita en energi kedja, vad var det egentligen som hände där inne i kartongen?

Erik: Det blev värmeenergi.

Jag: Absolut det resulterade i värmeenergi men hur kom det dit?

Anton: Den kemiska energi som fanns i frukosten han åt i morse omvandlades till värmeenergi.

Jag: Precis, och han hade druckit mjölk till frukost, var kommer den ifrån?

Sanna: Från kossan.

Erik: Ja och den har fått sin energi från gräset den äter som växer på grund av solens strålningsenergi.

Jag: Precis, nu har vi ritat upp energikedjan här på tavlan.

Dialogen visar en förståelse för de energiomvandlingar som sker runt omkring oss och slutligen resulterar i värmeenergi.

6.1.2 Vardagsspråket är något helt annat än det naturvetenskapliga språket

Varje dag möter eleverna ordet energi i ett vardagligt sammanhang, därför kan det vara svårt att förstå att begreppet energi ur ett naturvetenskapligt perspektiv är något helt annat. De flesta eleverna talade om energi som något de behöver och använder i sin kropp, men att vi får mer energi genom att vila, sova eller att solen ger oss energi i form av att man blir pigg av ljuset.

De talade också om energi i form av en känsla, att ha mycket eller lite energi.

Detta sades i en av de inledande gruppintervjuerna:

Jag: När använder ni energi då?

Pelle: Åh, när jag sprang ute idag.

Jag: När du sprang använde du energi, men var fick du din energi ifrån?

Pelle: Kroppen.

Jag: Kroppen. Men hur fick kroppen energi då?

Sandra: När man sover.

Pelle: Mat och sova och dricker.

Lucas: Och från solen och vinden.

Jag: Hur tänker du från solen?

Pelle: Man blir pigg.

Lucas: Jamen om vi säger att det skulle vara natt hela tiden så skulle man ju inte vara så pigg för då får man inge solljus.

Pelle: För man blir pigg av ljus.

Lucas: För ja ljus, man blir pigg om man kollar på telefonen. Då blir det ljust i ögonen.

Kajsa: Jamen man kan bli pigg av att gå på en promenad också.

Pelle: Får man energi av det?

Kajsa: Ja nog kan man gå ut på en promenad och få energi.

Sandra: Jag blir då trött av att gå en promenad.

Kajsa: Nej men om jag går ut då brukar jag få mycket energi.

Dialogen ovan är ett tydligt exempel på hur energibegreppet i vardagsspråket skiljer sig från begreppets innebörd i naturvetenskaplig mening.

Under den första lektionen gjordes en gemensam tankekarta om vad energi är. Då uppstod detta samtal:

Pelle: Men alltså man blir väl typ piggare och får mer energi om man typ har ljus eller tittar på telefonen, eller solen.

Robert: Ja man får energi av solljuset. Det är därför man inte ska titta på sin telefon innan man ska gå och lägga sig. För då får man ljusstrålar och då blir man pigg.

Jag: Men är pigg och energi samma sak då?

Kajsa: Ja, när man är pigg har man ju mycket energi och när man är trött har man lite.

Även detta visar hur eleverna pratar om energi ur ett vardagligt perspektiv och inte ur ett naturvetenskapligt.

I slutet av lektionsserien var det ingen elev som talade om energi som ”något man får när man sover och äter” eller att ”pigg och ork” var samma som energi. Dialogen nedan visar på det och kommer från den sista lektionen som genomfördes.

Jag: Så vad är då egentligen energi?

Olov: Energi är jättemycket. Allt som händer omkring oss skapas av energi.

Lucas: Men inte bara runt oss utan i oss också.

6.1.3 Energi är mer än bara den elektricitet vi använder

En kritisk aspekt som jag inte uppmärksammat innan de inledande gruppintervjuerna med eleverna var att eleverna väldigt starkt kopplade begreppet energi till den elektricitet vi använder. De kunde redogöra för olika energikällor som vi kan få vår elektricitet ifrån, hur de fungerade och att de kunde vara förnybara och icke-förnybara. Det var alltså inte medvetna om att energi finns i olika former utan tänkte enbart på energi som elektrisk energi. I följande exempel kan man se hur eleverna kopplade energi till elektricitet och framställningen av den.

Jag: Vad är en energi?

Karl: Är inte det olika källor. Som med ström.

Pelle: En strömkälla.

Eleverna tog sedan tillsammans upp en rad olika energikällor, exempelvis vindkraft, solkraft och vattenkraft.

Jag: Nu har ni varit inne på flera olika energikällor, men var kommer energin från egentligen?

Pelle: Från eluttag och i elledningar.

I exemplet ovan kan man också se att eleverna saknar kunskap om energiprincipen, de är inte medvetna om att det sker en omvandling mellan olika energiformer utan energi är ström som vi får av olika energikällor som sedan kommer till eluttag och elledningar.

Under en av de inledande gruppintervjuerna skulle eleverna svara på frågan om när vi använder energi. Då uppstod denna dialog.

Otto: När vi ska se på tv, när vi använder våra telefoner.

Olov: Använder vi inte typ energi hela tiden? Också typ då man laddar telefonerna och allting.

Karl: Alltså vi använder ju energi hela tiden, för på kvällen då kan man kolla på TV och det är ju lampor som lyser ute. Och under dagen kan man också ha tänt någon lampa eller så använder man telefonen eller lagar mat.

Jag: Den elektriska energin ja, men använder vi någon annan energi?

Sanna: Vi använder ju ström också. I proppskåp.

Eleverna diskuterade här fram och tillbaka var vi använder energi, men kom endast fram till att den energi vi använder är elektrisk.

I eftertestet kunde däremot samtliga elever redogöra för olika energiformer och inte enbart i form av olika energikällor som framställer elektisk energi. Lova svarade bland annat att

”Strålningsenergi, från solen eller en lampa. Kemisk energi i mat. Elektrisk energi i till exempel en mobil” och Lucas skrev att ”kemisk energi = äpple, ljud energi = stereo, kärnenergi = atomer”. Sandra redogjorde i sin exit ticket att ”kemisk energi finns i mat, lägesenergi finns från höga berg, rörelseenergi när någonting rör på sig”.

6.1.4 Försvårande av urskiljande och språkets betydelse

I undervisningen uppstod situationer när jag som lärare försvårade urskiljandet av en eller flera kritiska aspekter. Detta hände mig vid två tillfällen under de inledande gruppintervjuerna då jag sa att energin skapas i de olika kraftverken istället för att tala om omvandlingar. Detta var något som kan ha orsakat förvirring hos eleverna. Följande exempel är ett av tillfällena där jag talade om energi som att det skapas.

Olov: Vattenkraft ger ju energi.

Jag: Vattenkraft kan ge energi, men vad är det som händer där?

Sanna: Kanske ström?

Jag: Finns det ström i vattnet?

Sanna: Nej men det vet jag inte?

Jag: Var är det i vattnet, eller vad gör det?

Karl: Alltså strömmar det typ?

Jag: Strömmar ja, det rör på sig, eller hur. Det rör på sig så att det skapar energi.

Under ett av de senare lektionstillfällena pratade en elev om att energi skapas i just ett vattenkraftverk.

Olov: Joho, energi kan väl visst skapas.

Karl: Nää.

Olov: Av vattenkraft.

Dialogen ovan visar att en elev har uppfattningen om att energi skapas i vattenkraftverket, detta kan ha berott på att jag tidigare talade om att strömmen som rör sig i kraftverket skapar energi.