I vårt arbete kring när och hur partikelbegreppet ska introduceras och implementeras drar vi slutsatsen att samtliga lärare och merparten av forskarna är för ett tidigt introducerande av partikelbegreppen. Vidare kan vi däremot se att tillvägagångssätten skiljer sig åt både bland de tillfrågade lärarna och hos forskarna. På frågan vad eleverna har för nytta av att kunna partikelbegreppen anser lärarna att det inom naturvetenskapen är en grund för en djupare förståelse av olika fenomen som till exempel fotosyntesen inom biologin. Att partikelbegreppen har en central och grundläggande roll menar även forskarna.
I detta stycke har vi för avsikt att besvara den första forskningsfrågan; När bör
partikelbegreppen introduceras enligt ett antal 4-6 lärare? Vi kan i vår studie dra
slutsatsen att de intervjuade lärarna och forskarna delar åsikten om en tidig introduktion av partikelbegreppen i skolan. Dock har forskarna olika åsikter om vad som är tidigt. Vi har kunnat utläsa två huvudgrupper, 6-8-årsåldern och 10-12- årsåldern. Sju av åtta lärare i vår studie ansåg i enighet med Häggström (2006), Acher et al. (2007), Lindner och Redfors (2007), Lindner (2007) och Löfgren (2009) att introduktionen kan ske redan i förskoleklass eller lågstadiet. Tre av dessa lärare anser dessutom att introduktion kan ske redan i förskolan. Argumenten för en tidig introduktion av partikelbegreppet är enligt lärare och tidigare nämnda forskare att man genom en enkel partikelmodell lägger en grund för det vetenskapliga tänkandet som eleverna har nytta av under de senare skolåren. Dessa forskare menar även att fördelen med ett tidigt introducerande är att en partikelmodell blir ett verktyg för eleverna för att förklara olika fenomen.
En av lärarna uttrycker att mellanstadiet är en lämplig ålder för introduktion av partikelbegreppen i skolan. Eskilsson (2001), Eskilsson och Helldén (2003), Wiser och Smith (2008) och Johnson och Papagergiou (2005) är eniga med läraren om detta. Eskilsson (2001) och Eskilsson och Helldén (2003) menar att en fördel med introduktion i 10-12-årsåldern, jämfört med några år senare, är att eleverna då har tillgång till en fantasivärld som kan underlätta förståelsen av partikelbegreppen på submikronivå. Wiser och Smith (2008) betonar betydelsen av att eleverna först har en förståelse för vad materia är på det makroskopiska planet, innan de kan ta till sig
kunskaper om partikelmodeller på submikro nivå. Liu och Lesniak (2006) sticker dock ut med att ifrågasätta ett tidigt introducerande och menar att ett införande innan 11-årsålder inte är effektivt och att det bör ske över tid. De menar att eleverna i den åldern använder sig av begrepp som molekyler, atomer och partiklar men att de inte förstår innebörden av dem. Häggström (2006) menar tvärt emot att 6-7-åringarna i hennes studie är kapabla att både tänka, använda och göra molekylbegreppet till sitt eget. Majoriteten av lärarna ansåg inte att eleverna hade några svårigheter att förstå partikelbegreppen men betonar att begreppen är abstrakta. En lärare beskrev hur en elev ställde sig frågande varför man inte kunde se några “Musse Pigg” molekyler i vattenglaset.
Hur arbetar dessa 4-6-lärare med att introducera och implementera partikelbegreppen? är vår andra forskningsfråga som vi i följande avsnitt redovisar
slutsatserna kring. De flesta av de tillfrågade lärarna använder sig av leken som ett instrument i arbetet med introducering och implementering av partikelbegreppen. En återkommande lek som används av fem av de tillfrågade lärarna för att åskådliggöra molekylernas rörelse som förklaring till vattnets fasförändringar. I leken får elevernas agera vattenmolekyler som rör sig olika fort beroende på tillstånd om ämnet representeras i fast, flytande eller gasform. Vygotskij anser att leken är en viktig del i barnets utveckling (Bråten, 1998). Eskilsson (2001) och Lindner (2007) beskriver i sina studier även användandet av denna lek. Sex av lärarna lyfter även fram byggandet av 3D-modeller som en del av undervisningen. Flera av dessa lärare använder sig av färdiga modellsatser som lånades in av högstadiet. I Chang et al. (2010) arbetar eleverna i den utförda studien med att konstruera egna molekyler med hjälp av ett dataanimeringsprogram. Att bygga molekyler är inget som tas upp i de övriga studierna vi tagit del av.
Inom materieomvandlingar finns det tre olika huvudtyper, kemiska reaktioner, upplösning och fasförändringar (Sjöström 2012). En lärare använder sig av kemiska reaktioner i undervisningen, det gör även Löfgren (2009) och Papagergiou och Johnson (2005). Merino et al. (2008) demonstrerade en kemisk reaktion inför eleverna med magnesium som brinner. Även i Liu och Lesniak (2006) studie representeras kemiska reaktioner i form av att låta eleverna lösa bakpulver i vatten. Ingen av lärarna har beskrivit upplösning som ett arbetssätt för att introducera och implementera
partikelbegreppen. Bland forskarna däremot använder sig Eskilsson (2001) och Johnson och Papageorgious (2005) sig av socker som löses i vatten, även eleverna i Merinos et al. (2008) studie prövade att lösa olika material i vatten. Vi ser att fasförändringar är det som i största grad representeras i lärarnas undervisning av partikelbegreppen, detsamma gäller forskningen vi har tagit del av.
När det kommer till vilka begrepp som används i samband med introduktion använde sig samtliga lärare begreppen atomer och molekyler, med undantag för lärare svart som till en början kallar partiklarna för byggstenar för att sedan i femte klass övergå till atomer och molekyler. Acher et al. (2007) brukar ett annat ord för byggstenar,
parts, men det har samma innebörd. Flera av de intervjuade lärarna arbetade även
med elektroner, neutroner och protoner. En lärare nämnde även kvarkar. Detta är inget forskningen vi tagit del av tar upp. I det centrala innehållet i Lgr 11 (Skolverket, 2011a) omnämns inte kärnpartiklar förrän i årskurs 7-9. I årskurs 4-6 handlar det om att använda en “Enkel partikelmodell för att beskriva och förklara materiens uppbyggnad, kretslopp och oförstörbarhet. Partiklars rörelser som förklaring till övergångar mellan fast form, flytande form och gasform” (Skolverket, 2011a s.146). Hälften av forskarna (Häggström (2006), Eskilsson (2001), Löfgren (2009), Helldén och Eskilsson (2003), Lindner (2007) och Lindner och Redfors (2007)) väljer att prata om molekylbegreppet, det vill säga de utesluter atombegreppet. Eskilsson (2001) motiverar detta med att användning av både atomer och molekyler skulle medföra en större förvirring hos eleverna. Löfgren (2009) motiverar sitt val av att använda ordet molekyl framför atom med att de vanligaste material vi omges av är uppbyggda av molekyler.
I intervjusvaren kunde vi inte utläsa att någon av lärarna arbetade med partikelbegreppen genom att låta eleverna se in i olika material eller sönderdela material som till exempel krita eller socker. Inte heller fick vi reda på hur lärarnas syn på elevernas mentala modeller kunde se ut och hur dessa skulle kunna utmanas med vetenskapliga modeller som Eskilsson och Helldén (2003), Acher et al. (2007) och Merino et al. (2008). Vi kan också konstatera utifrån intervjusvaren att lärarna inte heller arbetar med makroegenskaper.
I det här stycket redogör vi vår slutsats kring forskningsfrågan; Hur viktigt är det
enligt lärarna att eleverna kan partikelbegreppen för att kunna tillgodogöra sig den naturvetenskapliga undervisningen? Vi kan utifrån våra intervjuresultat konstatera att
lärarna, med ett undantag, anser att partikelbegreppen är viktiga för att eleverna ska kunna förstå och förklara sin omvärld. Samtliga lärare beskriver partikelbegreppen som en grundläggande förståelse för att kunna bygga vidare på sin kunskap inom ämnet naturvetenskap i de senare skolåren. Wiser och Smith (2008) anser att partikelteorin är central i no-undervisningen och den lyfts fram som lika viktig som Darwins utvecklingsteori.
7.1 Avslutande ord
Vår studie bidrar till forskningen genom att belysa lärares syn på introducering och implementering av partikelbegreppet. Vi kan konstatera att lärarna och forskarna delar åsikt om att en tidig introducering av partikelbegreppet är att föredra. Flera lärare uttrycker dock att en introduktion kan ske redan i förskolan. En skillnad mellan de intervjuade lärarna och forskningen är att forskarna oftast angriper partikelbegreppet från en mängd olika håll exempelvis genom fasförändringar, kemiska reaktioner och magiska glasögon för att kunna se in i material på submikronivå. Lärarna däremot är mer fokuserade på ett angreppsätt eller en modell för att åskådliggöra partikelbegreppet för eleverna exempelvis vattnet och dess faser. En lärdom för oss som vi har nytta av i vår framtida profession är att vi fått syn på att det finns flera olika att introducera och implementera och att vi, precis som forskarna, vill angripa partikelbegreppen från flera olika håll samt med hjälp av olika metoder såsom lekar och laborationer. I en framtida forskningsstudie hade det varit intressant att göra en liknande undersökning på lärare som undervisar i årskurs 1-3 för att analysera och jämföra svaren med forskningen. Anser dessa lärare att eleverna är kapabla att förstå partikelbegreppet och hur arbetar dessa lärare med att introducera begreppen?