4.1 Lärarnas bild av öppna laborationer utifrån antal
frihetsgrader
Samtliga tre lärare som jag intervjuat i denna studie menade att huvudsyftet med att ha öppna laborationer är att få eleverna att tänka själva kring hur en laborativ uppgift ska
lösas. L2 menade att det inte finns någon handledning att följa, medan L1 och L3 snarare poängterade att det ska finnas olika sätt att lösa uppgiften på. Lärarna är alltså överens om vad öppna laborationer innebär i stort, även om deras definitioner tycks skilja sig något gällande hur många frihetsgrader (för förklaring av frihetsgrader, se kap. 2.4.2) en laboration bör ha för att få kallas öppen. Ingen av dem verkar dock anse att en öppen laboration kan innebära att enbart svaret är öppet (motsvarande frihetsgrad 1).
L2 uttrycker en metod-fokuserad syn på öppet laborerande vilken kan ses som motsvarande frihetsgrad 2 och säger exempelvis ”Egentligen så tycker jag att det innebär att du inte har
någon labbhandledning. Det finns inget ’såhär ska du göra’. Vidare menar L2 att ”I en öppen laboration ligger det ju lite att de själva ska kunna planera en undersökning. Eller alltså, planera någon arbetsgång för att kunna ta reda på någonting, och det ska de ju kunna. De ska ju kunna lägga upp en undersökning, eller någon grej, och göra saker i rätt ordning, så de inte gör klumpig ordning”. Med ”planering” menar alltså L2 hur man
planerar arbetsordningen i metoden, men inte nödvändigtvis vilken metod man ska använda.
L1 lägger istället stort fokus på elevernas kreativitet och förmåga att hitta på egna frågor som de sedan ska undersöka gällande det öppna laborerandet. och sträcker sig alltså ända till frihetsgrad 3 i sin definition. L1 nämner t ex helt öppna laborationer som hon haft med sina elever på ett gymnasium där L1 arbetat tidigare: ”Gör en ekologisk undersökning. Det kunde
ju komma vad som helst därifrån, alltså från elevernas sida.” L1 berättar också om en
laboration där eleverna skulle hitta på egna sätt att extrahera DNA ur celler så effektivt som möjligt. Hon konstaterar att ”Den var ju inte jätteöppen.” Hon tog dessutom upp undervisningens autenticitet i sin förklaring till varför hon använder öppna laborationer.
”Vad ska man ha sina kunskaper till efter skolan? Jo, det är för att man ska finna svar på frågor som det inte finns något givet svar på.” Hon vill alltså att lärtillfället ska bli mer
autentiskt, dvs likna naturvetenskaplig forskning till större del.
L3 nämner både den laborativa förmågan och specifikt det ”naturvetenskapliga tankesättet” som viktiga syften med öppna laborationer, vilket tyder på att även hon avser motsvarande frihetsgrader 2 till 3 då hon talar om öppna laborationer ”…så det är både på den laborativa
förmågan, eller mycket på den laborativa förmågan, men även att man ska börja tänka naturvetenskapligt.”
Trots att alla tre lärarna är överens om att öppet laborerande innebär att eleverna själva ska vara aktiva och få tänka mer kring det laborativa arbetet, tolkar jag det som att lärarna alltså kan ha två olika fokus. Metodfokus (vilket motsvarar frihetsgrad 2) representeras av L2. Det andra, mer övergripande fokuset, vilket motsvarar hela den naturvetenskapliga
tankeprocessen, representeras av L1 och L3. Detta övergripande fokus motsvarar
frihetsgrad 3, eller en helt öppen laboration.
4.2 Lärarnas övergång till inkluderande av öppna
laborationer
Utifrån att lärarna definierade öppna laborationer som minst av frihetsgrad 2 (genomförande alternativt både genomförande och problemställning upp till eleverna själva) angav alla tre lärare att de hade någon form av öppna laborationer i sin kemiundervisning, samt även i biologi. De var positivt inställda till att ha öppna laborationer och uttryckte sig i termer som insinuerade att de gärna skulle ha fler öppna laborationer, alternativt öppna upp de laborationer de redan hade mer. L2 säger att man ”försöker peta in
när det går” och L1 säger att ”…kemi blir det väldigt sällan tyvärr” när hon talar om öppna
Lärarna beskriver två sätt att få in öppna laborationer i undervisningen. Att ta bort information i en handledning till en beprövad laboration är ett sätt att öka ”öppenheten” i de laborationer man redan använder i sin undervisningsrepertoar. Det är en jämförelsevis liten förändring för lärarna, jämfört med hur de gjort tidigare. Det andra sättet är att ta in en helt ny och från början öppen laboration. Detta säger sig lärarna göra också, men kanske inte i lika stor utsträckning.
4.3 Undervisningskontext
Alla tre lärare menar att det inte har så stor betydelse var i en kurs man har en öppen laboration. De menar att det beror på vad man har för syfte med laborationen; att se vad eleverna har för förkunskaper exempelvis. I så fall bör en öppen laboration rimligtvis ligga i början av kursen. Öppna laborationer tvingar eleverna att själva bli mer aktiva, vilket kan hjälpa läraren att förstå på vilken kunskapsnivå eleverna befinner sig. L1 förklarar; ”En
öppen fråga gör att eleven kan lägga sig på den kunskapsnivå som de befinner sig på, så att man kan fånga upp dem på rätt nivå, vilket inte alltid är så lätt. Då ger man dem friheten att ’joina in’ på den nivån de ska, och sen klättra uppåt.” Vidare poängterar hon
också att eleverna lär av varandra genom öppna laborationer. ”Om man har en öppen
uppgift i början så kan den ge mig insyn om vad de kan. De själva kan lära sig av varandra och kanske lyfta dem (svagare eleverna, författarens anmärkning) till den nivå där jag vill börja.” Alternativt kan L1 se att öppna laborationer skulle kunna användas som
någon form av tillfälle att visa vad man kan. ”Men om jag har den på slutet så kan ju vara i
syfte att alla ska få visa sin bästa sida och utveckla saker.”
Att eleverna lär sig av varandra poängterar samtliga tre lärare som en fördel med öppet laborerande. De framhåller också att det är viktigt att ha någon form av sammanfattning eller genomgång efter laborationerna där eleverna får ta del av varandras lösningar. Det ger ett tillfälle för eleverna att utvärdera sina metoder. Tillvägagångssättet snarare än elevernas faktiska resultat är därmed lärarnas primära fokus med öppna laborationer. Eleverna ska lära sig något under processens gång, genom att ta del av varandras resultat och fundera på vad de gjort och hur det skulle kunna göras bättre, snarare än få rätt slutresultat. L3 förklarar: ”Det måste inte bli rätt. De behöver inte hinna det heller helt och
hållet egentligen, men de måste tänka efter ’hur skulle vi gjort istället’. Det blir ändå att de funderar över ’Hur ska vi planera experimenten nästa gång?’, och att de lär sig lite mer; ’Hur ska vi göra detta vetenskapligt?’, ’Hur kan vi jämföra det här?’”.
Oavsett var i undervisningen och i vilket syfte de har med en öppen laboration är lärarna dock överens om att eleverna måste ha tillräckligt med förkunskaper för att kunna göra laborationen. L1 berättar till exempel om att det alltid är en avvägning mellan att eleverna ska få känna frihet och att hon som lärare ska få något att ”checka av”.
Lärarna gör alltså inte någon koppling att öppna laborationer över lag skulle vara svårare för eleverna jämfört med slutna laborationer, och att de därför exempelvis bör komma i slutet av en kurs, utan det är ett sätt att aktivera elevernas tänkande i högre utsträckning, vilket inte är bundet till någon viss del av en kurs.
4.4 Flexibilitet och en handledande roll
Lärarna i denna studie tycks vara flexibla och anta en handledande roll då de håller öppna laborationer med eleverna. L1 nämner exempelvis hur hon är tillmötesgående gällande elevers idéer så länge de inte innefattar potentiellt farliga moment och att det efterfrågade materialet finns tillgängligt. L2 berättar om hur hon inom ramen för laborationen låter
eleverna göra sina egna misstag och själva inse det. L3 menar att hon har god erfarenhet av öppet laborerande, och kan ge eleverna laborationsinstruktioner liknande ”Bestäm det här –
gör vad ni vill!” Ett sådant förfarande förutsätter flexibilitet och en handledande roll hos
läraren, eftersom läraren bjuder in till att få oförutsedda frågor, att oförutsedda händelser kan uppstå och att eleverna engagerar sig i av läraren oplanerade uppgifter.
4.5 Vad påverkar planering av öppna laborationer i
kemiundervisningen?
4.5.1 Grupper och tid
Lärarna ansåg att gruppstorlek var en viktig faktor för hur öppna laborationer man kunde ha. Ju öppnare laboration desto mindre behövde gruppen vara. Lärarna hade vid studiens genomförande 16 elever per grupp, och ansåg att helt öppna laborationer blev svårt att genomföra med så många elever, även om halvöppna (motsvarande frihetsgrad 2) var fullt genomförbara. En lärare menade att skillnaden mellan att ha 14 och 16 elever var mycket stor medan en annan menade att 12 elever skulle vara det perfekta antalet elever i en grupp för att genomföra öppna laborationer. Dessutom påverkar inte bara storleken av gruppen möjligheterna för öppna laborationer utan även gruppens schematekniska konstellation. Kemilärarna i denna studie uttrycker att de gärna skulle arbeta ämnesövergripande när det gäller öppna laborationer, exempelvis tillsammans med svenska eller biologi. De upplevde dock att schematekniska faktorer gjorde det svårt. Eleverna som ingick i deras laborationsgrupper kunde vara ihopsatta från olika klasser, vilket gjorde att ämnesövergripande samarbeten ofta omöjliggjordes, eftersom eleverna som ingick i samma laborationsgrupp i övrigt hade olika scheman. Dessutom ansåg lärarna att samarbeten, om de var möjliga, ofta behövde planeras i orimligt god tid.
Tid ansåg samtliga lärare vara en avgörande och begränsande faktor. Denna var kopplad inte bara till att eleverna skulle hinna göra öppna laborationer under den laborationstid som var utsatt i schemat, utan också till hur mycket tid det tog för dem som lärare att hjälpa eleverna med servande av material innan lektionen började. Planeringstid att utforma öppna laborationer framkom också som en begränsande faktor.
Förutom tid och antal elever inverkade enligt lärarna även den digra mängden teori i kemiämnet på förutsättningarna för öppna laborationer.
4.5.2 Teorityngd i kemiämnet
Alla tre lärare anser att kemiämnet skiljer sig något i jämförelse med biologiämnet gällande förutsättningarna för öppna laborationer. Öppna biologilaborationer blir ofta längre tidsmässigt än öppna kemilaborationer. (Dessutom inkluderas ofta exkursioner i de öppna biologilaborationerna.) Öppna kemilaborationer, vilka är mer bundna till laboratoriet, tycker lärarna dock blir jämförelsevis mer väldefinierade.
L1 anser att kemiämnet är mer ”uppstyrt” gällande det centrala innehållet jämfört med motsvarande kurser i biologi. Hon tycker att kemikurserna enligt läroplanen ska innehålla så många teoretiska begrepp att hon inte hinner ha öppna laborationer i samma utsträckning som i biologin. Hon ser en risk i att hon inte skulle hinna med alla delar av det centrala innehållet. Att kemiämnet är teorityngt i jämförelse med biologi anser även L2 och
kopplar detta till att öppna laborationer kan bli svårare att genomföra i kemi jämfört med biologi.
Att alla elever inte gör samma sak, därför att de har större frihet att själva bestämma vad de ska göra, vid en öppen kemilaboration kan alltså ses som problematiskt i relation till att det centrala innehållet skulle vara allt för detaljerat. Om inte varje elev gör samma sak hinner kanske inte alla elever med varje del av det centrala innehållet. Biologiämnet kan uppfattas som friare.
Hur öppna laborationer enligt lärare kan lyftas in i kemiundervisningen är inte associerat till enbart till ramfaktorer och den enskilde kemilärarens motivation och ork att utveckla sin undervisning. Vad som är möjligt att göra i kemiundervisningen gällande utformningen och öppenheten i laborationerna påverkas även av hur skolundervisningen på hela skolan ser ut i sin helhet. L1 beskriver hur hennes nuvarande användande av öppna laborationer skiljer sig från hur hon arbetade med öppna laborationer på en skola där hon var anställd tidigare. På den tidigare skolan där hon arbetat ”satt det i väggarna” att eleverna skulle vara mer aktiva. Detta gjorde att eleverna själva uppfattade det som normalt att själva vara mer aktiva och de blev inte så överraskade av öppna laborationer i kemiundervisningen. ”Det satt i
väggarna liksom, att det skulle vara mer öppna laborationer och mer öppna uppgifter över huvud taget. Där fanns det en kultur runt hela det tankesättet, och det smittade ju av sig på eleverna också. Så eleverna var mer redo för sådana uppgifter för att de uppfattade det om normalt.” L1 påpekar dock att hon på den skolan, i början av sin lärarkarriär, inte
hade lika högt ställda krav på eleverna. Dessutom var elevgrupperna där mindre.
4.6 Kompetensutveckling för lärare
Lärarna i denna studie menar på att de har fått ”uppfinna hjulet själva” vad gäller de öppna laborationer de har i sin undervisning. De poängterar att erfarenhet och egen laborationsvana är viktigt för att kunna eller våga hålla öppna laborationer.
När de talar om egen kompetensutveckling rör det sig huvudsakligen om metodutvecklande områden såsom nya metoder och digitala mätinstrument, som skulle kunna göra att mätningar går snabbare, vilket i sin tur skulle ge mer tid för eleverna att exempelvis planera och analysera. När det gäller digitalisering anser lärarna att just digitaliserade mätinstrument skulle kunna vara ett sätt att utnyttja tiden som läggs på öppna laborationer bättre. Det skulle även kunna göra laborationerna mer verklighetsanknutna. Digitaliserade laborationer ses dock inte som en positiv utveckling, utan en av lärarna tar direkt avstånd från användandet av detta.
Lärarna efterfrågade också kompetensutveckling i form av nya öppna laborationer, idéer eller laborationsupplägg att använda. Däremot efterfrågade de inte pedagogisk eller didaktisk kompetensutveckling gällande öppna laborationer. (Detta var dock inte något jag frågade efter specifikt.)
När det gäller formen för kompetensutveckling nämns kurser som en bra form men att det är svårt att hitta bra sådana som går att åka iväg på. Lärarna sade sig inte använda KRC så ofta, men var väl medvetna om den och nämnde ändå den som en huvudsaklig källa till nya idéer kring laborationer. De tyckte dock att KRC uppdaterades för sällan och var för krånglig att hitta i.
Kemilärarguiden från Skolverket tycktes de inte använda i någon stor utsträckning, då ingen av dem nämnde den. Dock nämndes ämnesplanerna för kemi samt den information som finns kopplat till kemi på Skolverket som något lärarna gärna skulle ägna mer tid åt att utforska, reflektera över samt inspireras av.
4.7 Kemilärarguiden
Kemilärarguiden hittas på skolverket.se och är tänkt att fungera som en hjälp eller guide för kemilärare på gymnasiet. Den innehåller kompletta uppgiftsbaserade förslag till läsårsplaneringar för både Kemi 1 och Kemi 2 där både laborationer och uppgifter finns med inklusive lärarhandledningar. Man kan alltså som lärare använda Kemilärarguden istället för att göra en egen planering, eller bara plocka delar av den.
Kemilärarguiden nämner överhuvudtaget inte begreppen ”öppen laboration” eller ”öppna laborationer”. (Dock finns en lärarguide som enbart behandlar öppna laborationer ”Öppna laborationer – öppna sinnen” parallellt med Kemilärarguiden på skolverket.se. Här förklaras skillnaden på öppna och slutna laborationer och konkreta öppna laborationer finns (Skolverket, 2015a.) Kemilärarguiden anger istället för hur öppen en laboration är vilket/vilka av kemiämnets syften som varje uppgift behandlar. Den lärare som vill använda kemilärarguiden får alltså själv studera varje enskild laboration och avgöra om och i vilken grad laborationen är öppen. (Men får en klar koppling mellan laborationen och ämnesplanen.) Laborationerna är dock presenterade utan tydliga ”recepthandledningar” avsedda för elever. Läraren kan därför själv bestämma till viss del exakt hur öppen man vill att de ska vara, även om läraren utifrån de kemiämnes-syften som finns angivna för varje laboration troligtvis förväntas använda laborationen på ett ”elevaktivt” sätt. Viktigt att påpeka är att Kemilärarguidens laborationer inte innehåller lärarhandledningar vilket betyder att läraren själv behöver förstå hur laborationen kan lösas och dess koppling till teorin.
Jag har tidigare angett syfte 2 och 3 med ämnet kemi (se kap. 2.3), varav det senare är direkt knutet till experiment, som motivation till att öppet laborerande bör ingå som undervisningsform inom kemi. Dock kan även slutna laborationer användas för att öva delar av förmågorna som anges under syfte 2 och 3. I Kemilärarguidens laborationer finns syfte 3 angivet för samtliga laborationer. För en del laborationer finns även syfte 2 angivet. (Eleverna är vanligen även tänkta att utvecklas med avseende på förmågor angivna under syfte 1 och 5 genom de olika laborationerna.)
Förutom laborationerna finns det även uppgifter där förmågor enligt syfte 2, men även syfte 3, är tänkta att utvecklas. Det naturvetenskapliga förhållningssätt som det är tänkt att eleverna ska utveckla är alltså inte exklusivt bundet till laborativa moment gällande Kemilärarguiden.
Utmärkande för kemilärarguiden gällande laborationerna är att de är metodologiskt enkla, men att de ändå innehåller/illustrerar mycket teori och uppmanar till tänkande hos eleverna. (Liksom först hos läraren.) Exempelvis går en av laborationerna i Kemi 1 ut på att eleverna kokar rödbeta och morot i olja och vatten, vilket lämnar stort tidsutrymme att behandla den teori som laborationen är kopplad till. I en annan laboration får eleverna bränna små mängder av olika salter för att titta på lågans färg. Diskussion kring atomer i grundtillstånd respektive exciterat tillstånd samt energinivåer föreslås i samband med laborationen. Laborationerna ofta anknytas till vardag och verklighet, förutsatt att läraren tar upp det i undervisningen, samt går oftast att utföra under ett laborationstillfälle. Öppenheten i laborationerna handlar till stor del om frihetsgrader 2-3 (se kap. 2.4.2). Laborationerna (liksom uppgifterna) i Kemi 2 är färre men mer omfattande jämfört med Kemi 1.
Kemilärarguiden innehåller också tips till läraren på vad denna bör ta upp gällande teori i samband med laborationerna (se ovan nämnda exempel). Detta kan ses som att didaktik kopplas till de ämnesspecifika innehåll som laborationen är knuten till. Dock innehåller den inte några lärarhandledningar angående didaktiska hjälpmedel, såsom checklistor,
flödesscheman eller begreppskartor för elever att använda vid öppna laborationer och inte heller några lärarhjälpmedel för formativ bedömning vid laborationer. (Detta finns dock att hitta om man istället går in på Skolverkets ”Öppna laborationer – öppna sinnen” (Skolverket, 2015a).)
Kemilärarguiden är i grund och botten en färdig tillhandahållen transformering av läroplanen där Skolverket ansvarar för innehållet, designad för att ”undervisa mot målen”. Följer man guiden så bör man alltså inte behöva fundera så mycket själv som lärare på vad öppna laborationer innebär och hur man ska kunna använda dessa för att uppfylla lärandemålen för kemiämnet. Syftet med kemiundervisningen kommer att uppfyllas ”automatiskt” om man följer planeringen, vilket naturligtvis är högst frivilligt.
4.8 KRC
Kemilärarnas resurscentrum drivs av Stockholms Universitet och fungerar som en samlingsportal där kemilärare kan hitta ämnesbunden kompetensutveckling i form av kurser, kompendier med både sammanfattningar av kemididaktiska forskningsresultat och förslag på laborationer eller uppgifter för både grundskolan och gymnasieskolan. I en del av läromedelsmaterialet finns kopplingar till nuvarande eller tidigare läroplaner, men inte alltid. Över lag ligger fokus på idéer och metoder, men även exempelvis en guide till kemididaktiska forskningsprojekt och forskningsresultat finns. KRC anordnar också kompetensutvecklingskurser för lärare.
På KRC hittade jag ett (enda) kompendium med namn ”Öppna laborationer”. Detta dokument beskriver kort vad öppna laborationer är och vad som är syftet med öppna laborationer. Dessutom ges 12 förslag på öppna laborationer för gymnasiet. Följande uppgift är ett exempel på en öppen laboration för gymnasiet tagen ur kompendiet: ”Ni har tre
provrör. Ett innehåller en alkohol, ett hexen och ett cyklohexan. Er uppgift är att ge provrören rätt etikett. Ni har tillgång till provrör, vatten och bromvatten” (Wahlström,
1994). Uppgiften är typisk för samtliga gymnasielaborationer i kompendiet eftersom de huvudsakligen går ut på att tillämpa teoretiska kemikunskaper för att ta reda på ämnens egenskaper, identifiera eller separera dem.
KRC har även en databas med laborationer som innehåller ca 350 laborationer och demonstrationer. Bland dessa hittade jag dock bara 4 stycken beskrivna som öppna