SKRIFTLIGA TEST
8.3 Resultat – 'naturligt urval'
I detta avsnitt redovisas och diskuteras resultat från den 'ämnesdidaktiska analysen' på gruppnivå av de individuella intervjuerna. Dessa resultat jäm-förs med resultat från skriftliga test (kapitel 7).
Intervjuerna inleddes med att eleverna fick se två bilder föreställande en bäverpopulation vid två tillfällen, många generationer emellan (figur 8.1). På bild 1 har majoriteten av bävrarna korta svansar och på bild 2 långa.
Bild 1 Bild 2
Figur 8.1. De två bilder som användes i intervjuer och smågrupps-diskussioner om 'naturligt urval' (bäveruppgiften).
Förklaringar till populationsförändringen i bäveruppgiften
I intervjuerna innan undervisningen startade har majoriteten av de tio ele-verna alternativa idéer om orsaken till populationsförändringen dvs. be-hovsdriven evolution, anpassning till miljön, användning av bäversvansen och ärftlighet.
I: Hur skulle du kunna förklara en sådan populationsförändring?
Elev 120: /…/ Ja, att, förr i tiden var det väl, att då behövde bävrar kanske inte
I: Mm.
Elev 120: Så nu bosätter dom sej ju nära vatten och sånt. I: Ja.
Elev 120: Dom har ju, den där simsvansen, dom behöver, den krävs för att dom
skulle lätt ta sig fram och tillbaka och sånt. Så kanske det har utvecklat sig på det sättet, att dom är mer skickligare simmare.
(Behovsdriven evolution)
Elev 109: Mm. Det är väl förhållandena, eller var dom lever nånstans och hur
dom lever.
I: Mm.
Elev 109: Dom utvecklar det på nåt sätt. I: Jaa, visst.
Elev 109: Men, ja det är väl, det är väl därför, tror jag. I: Varför tror du att det har blivit just fler med längre svans?
Elev 109: För att dom har väl utvecklat att dom har ett samhälle som så här
sim-mar kanske eller, ja, vad ska jag säga, dom kunde inte vara i vattnet så mycket före som dom är nu.
(Utveckling eller anpassning till miljön)
Elev 116: … Dom har jobbat, dom jobbar mer med svansen. I: Jah.
Elev 116: Det är därför svansen har utvecklats mer och mer… (Användning av bäversvansen)
Elev 114: /…/ Ja, om det är så här att, vi säger om dom har parat ihop sej, så
kanske det är, kanske bättre att dom har, deras kanske, ärftligheten kanske varit mer, att dom har fått det bättre, dom här som har långa svansar. Så kanske dom har fått längre svans, och dom, ja, dom kanske har fått det lättare, dom här som haft längre svans och sånt.
I: … Mm. Så dom har fått, nu förstår inte jag riktigt, dom har fått, dom har fått
mer…
Elev 114: Vi säger, om det är såna hära, om det är en med kort och en med lång
svans, som har parat ihop sej, så när dom skulle, ja, få det hära, alltså har det hära med längre svans haft starkare och dom för det vidare. Så det är därför dom fått längre svans då.
I: Åh, nu förstår jag vad du menar. (Ärftlighet)
De återstående två eleverna kommer in på evolutionära resonemang inne-hållande komponenterna 'variation' och 'överlevnad':
Elev 122: Jaa. Det är vissa som säger så här att dom anpassar sej till naturen. I: Mm.
Elev 122: Men det tror jag inte på, jag tror det är, det är mer så, att det händer
mutationer på nåt sätt.
I: Jaa.
Elev 122: Så klarar sej den delen av bävrar bättre än andra. Så för att, om det
skulle vara så att dom, till exempel dom, anpassar sej till naturen då, då skulle inte, då skulle alla ha långa svansar här.
Elev 122: Men det har dom ju inte. I: Nä.
Elev 122: Så det måste vara mutationer tror jag.
I: Du tror att det har skett en mutation, som gör att, men vad kommer det sej att
den mutationen så att säga det blivit så många, som har den här?
Elev 122: Och dom har ju klarat sej bättre.
Elev 122 ovan diskuterar anpassa och det framgår att han inte lägger den evolutionära innebörden i termen.
I intervjuerna under pågående undervisning för majoriteten (35 av 39) av eleverna resonemang med vetenskapliga idéer. De använder ett varierande antal av komponenterna 'variation', 'överlevnad', 'reproduktion', 'arv' och 'ackumulation'. I exp1 har 16 av 29 elever med fyra eller fem komponenter i sina resonemang om orsaken till förändringen i bäverpopulationen jämfört med 2 av 10 elever i exp2.
Här följer några exempel på intervjuavsnitt. Först ett där eleven har med samtliga fem komponenter under ett relativt kort resonemang:
I: ... Hur skulle du förklara den här populationsförändringen?
Elev 24: Ja, det är väl att, dom som har kortare svans dom simmar kanske sämre. I: Mm.
Elev 24: Å så, då dör dom ju. Kanske dom gör. I: Mm.
Elev 24: Å så lever dom, dom som har större svans klarar sig bättre, får fler
ung-ar å så deras gener lever kvung-ar. Å då blir det fler med större svans senung-are … läng-re svans.
(Alla fem komponenterna)
Elev 118: /…/ Antagligen så överlevde dom med lång svans bättre än dom med
kort svans.
I: Jaa.
Elev 118: Så dom får väl, ja, eftersom dom klara sej bättre, så får dom
möjlighe-ten att få fler avkommor.
I: Mm.
Elev 118: Och till slut så blir dom bara fler. Dom andra, som inte klarar sej lika
bra, dör väl, antagligen, så dom blir mindre.
(Alla komponenterna utom arv)
Elev 25: Att det är till fördel för de individer som hade det vid tidpunkt ett, så dom
har överlevt och naturligt urval har gjort att dom har förökat sig mer än dom.
(Komponenterna variation, överlevnad och reproduktion)
Det sista citatet är ett exempel på en elev som använder termen 'naturligt urval' i sitt resonemang. I exp1 använder sammanlagt åtta elever termen spontant i exp2 ingen.
Fyra elever resonerar om bäverpopulationens förändring med alternativa idéer.
/…/
Elev 117: Jag vet inte, men det kan väl vara så att honorna tyckte liksom att det
här var, eller jag vet inte, faktiskt. Jag, ja, men det kan va liksom så här att, det blev bara så, för att, ja, dom kanske klara sej lite bättre med korta här, och sen liksom, sen kom det nåt som börja dom liksom utveckla, eller dom började anpas-sa sej till miljön. Eller nåt sånt var det möjligtvis.
(Allmänt miljöanpassningsresonemang)
Elev 127: Jo, jag tror att dom, vad hette det, fört vidare, deras gener har förts
vi-dare.
I: Mm. Varför har dom här med lång svans fört vidare sina gener mer då än dom
med kort?
Elev 127: Jaa, just det. Men sen kanske det beror på hur den lever också. I: Mm.
Elev 127: Den kanske lever, den kanske behöver en längre svans och, typ som att
typ änder behövde sina simfötter när dom …
I: Jaa.
Elev 127: Eftersom det fanns mer mat i sjön, så, tog dom sej dit istället. För dom
kanske behövde dom här långa svansarna också så att …Miljön kanske ändrades då …
(Behov + Ärftlighet)
Elev 16: … Jaha, jo nu fattar jag, jo här verkar det vara liksom att mutationerna att ha en stor svans verkar finnas liksom eftersom det verkar vara bra i det stället, men här verkar det vara tvärtom, att dom behöver inte så lång svans här.
(Behov)
Det är oklart om Elev 16 i citatet ovan anser att mutationerna har uppkom-mit på grund av behov eller om de finns kvar i populationen på grund av behovet. Den senare tolkningen kan innebära att förklaringen överens-stämmer med evolutionsteorin. Det är dock inte möjligt att avgöra vad ele-ven menar och intervjuaren går inte vidare.
Uppfattning om reproduktionens betydelse
Det framkommer vid analysen av elevernas kommentarer till det första svarsalternativet 'Vissa individer är bättre på att föröka sig än andra (re-produktion)' till flervalsuppgiften om populationsförändringar att inte alla elever ser sambandet mellan reproduktion och populationsförändringar. I intervjuerna innan undervisningen anser tre av tio elever att det inte kan vara en orsak till populationsförändringar:
Elev 122: Så du menar, att dom, om man säger så, att dom som har längre svan-sar förökar sej bättre än andra, det tror jag inte på.
Bland de 39 elever som intervjuas under pågående undervisning anser 20 att alternativet kan vara en förklaring:
Elev 5: /…/ Ja, ettan då 'Vissa individer är bättre på att föröka sig än andra' är
väl kanske att honorna drar sig till hanar som är starkare, eller ja, vackrare eller som det är med typ grodor dom som ropar högst eller nåt sånt där.
I: Hm.
Elev 5: Sådana individer klarar sig bättre än små och svaga och liknande. I: Och det skulle kunna förklara en sådan här populationsförändring?
Elev 5: Ja, precis. Att populationen blir starkare, större och bättre med tiden.
Elev 117: /…/ Ja, på ettan, det står så här: Vissa individer är bättre på att föröka sej än andra. Det kan va så för att liksom dom, är dom starkare, så klarar dom sej bättre på att föröka sej än om dom är svaga. Lever inte länge och så dör dom ut. /…/
Resten anser att förökningsförmåga inte har med populationsförändringar att göra och några är osäkra. Så här resonerar en av dem som inte ser sam-bandet:
Elev 28: 'Vissa individer är bättre på att föröka sig än andra' det är dom väl, men
… förökning har inget med förändring och göra tror jag.
Intervjuerna avslutades med att eleverna först får kommentera de olika svarsalternativen på flervalsfrågan om populationsförändringar, som i cita-ten ovan. Därefter väljer de ett av svarsalternativen. Både alternativet 're-produktion' och alternativet 'Vissa individer svälter ihjäl, medan andra
överlever genom att flytta till nya områden (flytta)' kategoriseras som
ve-tenskapliga idéer. Reproduktionsalternativet väljs av varierande andel ele-ver vid de olika testtillfällena (tabell 8.1). Alternativet 'flytta' förkastas av ett fåtal elever då de kommenterar det. Innan undervisningen är i och för sig många elever osäkra, men under pågående undervisning accepteras al-ternativet av så gott som samtliga 39 intervjuade elever.
I själva valsituationen välj alternativet vid intervjuerna av knappt hälften innan undervisning och av knappt en tredjedel under undervisningen.
Tabell 8.1. Andelen elever (i procent) som väljer de olika svarsalternativen i flervalsuppgiften om orsak till populationsförändringar vid olika testtillfällen.
Testtillfälle 'Reproduktion' 'Flytta' 'Behov' 'Anpassa'
Förtest n=79 1 24 6 67
Intervju innan n=10 10 40 20 30
Intervju under n=39 46 31 5 18
Olika betydelse av 'behov'
Liksom i flervalsuppgiften om variationens uppkomst finns här ett behovs-alternativ 'Organ och strukturer som behövs utvecklas'. Detta svarsalterna-tiv accepteras åtminstone delvis av 9 av de 10 intervjuade eleverna då de kommenterar alternativet innan undervisning:
Elev 120: 'Organ och struktur som behövs utvecklas.' Jaa, man vet aldrig. Kanske
om tio år, kanske fåglarna kan ha större vingar. Man vet aldrig, kanske dom be-höver mer såna där för att kunna överleva.
/…/
Men behovsalternativet har procentuellt sett mycket färre anhängare i in-tervjuerna under pågående undervisning (16 av 39) då alternativet kom-menteras. Några elever använder också i dessa intervjuer 'behov' så att det överensstämmer med evolutionsteorin:
Elev 31: /…/ Trean tycker jag stämmer bra in.
/…/
Elev 31: Ja. 'Organ och struktur som behövs utvecklas'. Det måste ju ske en
muta-tion för att det ska utvecklas det är ju inget de kan påverka.
En liten andel av eleverna väljer behovsalternativet i förtest, eftertest och i valsituationen under intervjuerna på flervalsuppgiften om orsak till popula-tionsförändringar (tabell 8.1).
Uppfattningar om 'anpassning'
Det fjärde svarsalternativet 'Individer kan anpassa sig för att överleva (an-passa)' väljs av majoriteten av eleverna i förtestet, där det blir uppenbart att eleverna förknippar anpassning med evolution. Andelen elever som väljer alternativet är betydligt mindre vid de senare testtillfällena (tabell 8.1). Då alternativen kommenteras under intervjuerna accepteras det av flertalet elever innan undervisning:
Elev 107: /…/ Ja, men det gör det väl, men …det är väl så, dom anpassar efter var
dom lever och klimatet och miljön å sånt. (Kommentar till behovsalternativet, nr
3)
/…/
Elev 107: … Men, den här fyran, individer kan anpassa sej för att överleva, det är
nästan som trean, dom anpassar sej. För om dom inte anpassar sej skulle dom inte klara sej så bra på nya ställen å sånt som klimatförändringar å sånt. Och mil-jöförändringar. …
Under pågående undervisning accepteras åtminstone delvis alternativet fortfarande av över hälften av eleverna. Dessutom visar det sig under inter-vjuerna att endast ett fåtal elever förstår den evolutionära innebörden av
'anpassa' (t.ex. Elev 25), medan majoriteten inte gör det (t.ex. Elev 33 och Elev 124).
Elev 25: Det stämmer inte riktigt för det skulle ju vara då individen gjorde det, det
är ju mer hela populationen som anpassar sig för att överleva. Ingen av dom kommer jag ihåg, det var väldigt svårt att välja på just den punkten, när vi gjorde testet.
Elev 33: Individer kan ju anpassa sig för att överleva, det är ju en stor del. Jag
menar om inte djuren kan anpassa sig så åker dom ut. Dom klarar sig inte, men det finns ju alltid individer som klarar sig, på ett eller annat sätt, genom att flytta, genom att utveckla några andra behov och såna grejer.
Elev 124: Och. Individer kan anpassa sej för att överleva. Ja, det tror jag. Och i
såna fall är det dom här mutationerna som gör att dom kan anpassa sej och inte för att dom själva vill det.
8.4 Diskussion
Många av de resultat som framkommer vid analysen av de skriftliga upp-gifterna (kapitel 7) bekräftas i detta kapitel. Detta överensstämmer med det resultat som Redfors och Ryder (2001) samt Ekborg (2002) får.
… the written survey and interview responses for individual students are strik-ingly similar. Indeed, the categorization of statements in the interview transcripts matches that of the written responses for all of the interviewees. This suggests that the written survey responses as a whole are successful in capturing the general
features of students’ explanations. (Redfors & Ryder, 2001 sidan 1291)
Nästan alla de intervjuade studenterna svarar åtminstone på någon punkt bättre i intervjuerna än i enkäterna men inte genomgående. För några studenter bekräftar
intervjuerna enkätsvaren… (Ekborg, 2002 sidorna 179-180).
Anderson et al. (2002) finner då de använder 20 flervalsuppgifter i ett test en positiv korrelation med intervjuresultat.
De intervjuresultat som överensstämmer med resultat från skriftliga test-uppgifter är:
• att alla elever inte accepterar slump innan undervisning
• att befintlig variation är en nyckelidé
• att alla elever inte inser reproduktionens betydelse
• att elever kan använda 'behov' utan att innebörden är en behovsstyrd evolutionsprocess
• att det evolutionära begreppet 'anpassa' är svårt
• att elever ger uttryck för liknande alternativa idéer
• att elever uppfattar uppgifterna på olika organisationsnivåer
Slumpmässiga förändringar accepteras inte av alla elever innan ning. Däremot visar det sig i intervjuerna under den pågående
undervis-ningen liksom i prov/hemtentamen och eftertest att slumpmässiga mutatio-ner accepteras av så gott som samtliga elever. Hälften av eleverna väljer dessutom mutationsalternativet på flervalsuppgiften om variationens upp-komst i intervjuerna och drygt tre fjärdedelar på eftertestet. Detta överens-stämmer med vad Jensen och Finley (1995) finner, nämligen att elever och studenter lär sig variationens uppkomst genom mutationer utan några större svårigheter genom undervisning.
Om man jämför resultaten från intervjuerna med den öppna uppgiften om variationens uppkomst i prov/hemtentamen anger eleverna som grupp färre orsaker under intervjuerna. Mutationer och miljöanpassning som är de van-ligaste orsakerna i intervjuerna är också två av de tre vanvan-ligaste i provet. Bizzo (1994) finner också i sina intervjuer att miljön anses vara huvudkäl-lan till variation. Den tredje vanligaste orsaken i prov/hemtentamen är na-turligt urval. Endast två elever har med urval i intervjuerna och att det inte är fler kan förklaras av att naturligt urval ännu inte har diskuterats på lek-tionerna.
Om eleven inser att det finns en befintlig variation i en population kommer evolutionsresonemang relativt oproblematiskt. Detta resultat framkom vid analys av geparduppgiften (kapitel 7). I bäveruppgiften visas variationen i populationen explicit och majoriteten av eleverna kommer också in på ett vetenskapligt evolutionsresonemang. Under intervjuerna om naturligt urval använder samtliga elever överlevnadskomponenten i sina resonemang om de inser den befintliga variationen. Resultaten tyder alltså på att befintlig variation är en nyckelidé.
Färre elever har med reproduktions- än överlevnadskomponenten, trots att det är den förra som är den avgörande av de två, eftersom en överlevnad utan reproduktion inte medför större andel i nästa generation. I gepardupp-giften i för- och eftertest var reproduktionskomponenten den som fanns med i lägst frekvens, i intervjuerna är det dock arvskomponenten. Då ele-verna kommenterar alternativen i flervalsuppgiften om populationsföränd-ringar i intervjun om 'naturligt urval' visar det sig att flera elever inte inser förökningens betydelse för evolutionära förändringar. De ser reproduk-tionsförmåga som en egenskap helt oberoende av andra egenskaper. En an-ledning kan vara att de inte tänker på att detta medför fler avkommor utan bara ser på själva uttrycket 'bättre på att föröka sig'. Svarsalternativet är inte välformulerat, men det kanske är just på grund av detta som det i intervju-erna framkommer att inte alla elever förknippar reproduktion med evolu-tionära förändringar.
I både intervjuerna om 'variationens uppkomst' och om 'naturligt urval' dis-kuteras behovsstyrd evolution. Denna alternativa idé finns med som möjligt svarsalternativ i de båda flervalsuppgifter som diskuteras i intervjuerna. Många elever väljer behovsalternativet på förtestet och under intervjuerna accepteras alternativet åtminstone delvis av majoriteten av eleverna, men få väljer det både under intervjuerna och i eftertestet. I intervjuerna liksom i de skriftliga testen använder elever termen behov utan att anse att evolutio-nen eller variatioevolutio-nens uppkomst är behovsstyrd. De använder behov i bety-delsen fördelaktig.
På uppgiften om populationsförändringar väljer majoriteten av eleverna svarsalternativet 'anpassa' på förtestet, medan ungefär en fjärdedel av verna gör detta val i intervjuer och på eftertestet. De flesta intervjuade ele-ver accepterar dock svarsalternativet åtminstone delvis. Det blev uppenbart i intervjuerna om 'naturligt urval' att den evolutionära betydelsen av 'anpas-sa' är svår, vilket många andra forskare visat och som också framkommer i analysen av de skriftliga testen (se kapitel 7). Här liksom i de skriftliga tes-ten framkommer att eleverna ser anpassning till miljön som den process som leder fram till evolutionära förändringar.
På inledningsfrågan i intervjuerna om 'variationens uppkomst' är det oklart på vilken organisationsnivå eleven förväntas svara, och de svarar också på olika nivåer. De flesta elever svarar på endast en organisationsnivå, men nio elever har med två olika nivåer. Alternativen på flervalsuppgiften om variationens uppkomst speglar också olika organisationsnivåer. Behovsal-ternativet kan tolkas på flera nivåer, mutationsalBehovsal-ternativet är på DNA/gen/kromosomnivå, strävansalternativet är på individnivå och ba-lansalternativet är på ekosystemnivå. I flervalsuppgiften finns ett veten-skapligt svarsalternativ, 'mutation', medan eleven på den öppna uppgiften kan svara på olika sätt utifrån vilken organisationsnivå han/hon väljer. Även på provet respektive hemtentamen besvaras uppgiften på olika orga-nisationsnivåer.
Efter analysen av förtestet blev det tydligt att eleverna i exp2 har sämre evolutionär förförståelse jämfört med eleverna i exp1. Även om skillnader-na inte är signifikanta då rangsummorskillnader-na jämförs, så visar de signifikant sämre evolutionär förförståelse på t.ex. geparduppgiften. Detta verkar ha stor betydelse för hur de resonerar om variationens uppkomst då de svarar på inledningsfrågan i intervjuerna under pågående undervisning. Endast en elev i exp2 resonerar evolutionärt korrekt medan över hälften av eleverna i exp1 gör det. Även resultaten av intervjuerna om 'naturligt urval' visar det-ta. En större andel elever i exp1 hade med de flesta komponenterna i sina svar på bäveruppgiften.
KAPITEL 9
SMÅGRUPPSDISKUSSIONER
Syftet med att utföra strukturerade smågruppsdiskussioner är på samma sätt som med intervjuer att undersöka elevernas begreppsförståelse i evolu-tionsteori. Resultaten från analysen av smågruppsdiskussionerna jämförs med resultaten från skriftliga test (kapitel 7) och strukturerade intervjuer (kapitel 8). De ger också underlag till analyserna av elevernas individuella utveckling av kunnande i evolutionsteori (kapitel 11). I detta kapitel redo-visas och diskuteras resultaten från analysen på gruppnivå. Smågruppsdis-kussionerna bidrar med underlag för analysen av elevernas förståelse av evolutionära begrepp under pågående undervisning.
Förutom syftet ovan fanns ytterligare ett, nämligen att ur ett forskningsper-spektiv jämföra resultat från strukturerade smågruppsdiskussioner med mera tidskrävande individuella intervjuer. Intervjuer är en forskningsinsats som troligen påverkar elevernas lärande genom att utgöra ett extra reflek-tionstillfälle utöver undervisningen i sig. Smågruppsdiskussioner däremot är en integrerad del av undervisningen, samtidigt som de kan ge forskaren intressanta data.
9.1 Utförande
En uppgift för diskussion i smågrupper konstrueras efter det att intervjuer-na om 'intervjuer-naturligt urval' från exp1 hade aintervjuer-nalyserats. Utifrån denintervjuer-na aintervjuer-nalys gjordes en detaljerad instruktion till en smågruppsdiskussion med olika uppgifter att besvara, kommentera eller diskutera (se appendix 5). Eftersom det i exp3 bland elevernas val av svarsalternativ på flervalsuppgiften om orsak till populationsförändring i förtestet inte var någon större variation, delades eleverna slumpmässigt in i fem grupper. Varje grupp bestod av tre eller fyra elever. Alla utom en videofilmades, eftersom en elev inte gav sitt samtycke till detta. Grupperna fick först muntliga instruktioner och