5 Studiens resultat
5.3 Steg 3 Hur undervisar läraren?
I steg 3 genomförs en analys av en undervisningsperiod rörande två områden, energi och värme, inom Fysik A-kursen. I analysen eftersöks ämnesinnehåll enligt det som framkommit i kategorierna i steg 1.
Totalt sett omfattar undervisningsperioden 2134 tidssekvenser (en sekvens = tidsperiod på 10 – 20 sekunder, att detta intervall varierar beror på olika val i transkriberingsprogrammet) Av dessa har 1354 har bedömt som relevanta (64 % av undervisningstiden) och har därför kategoriserats. Hur analysen genomförts, se kapitel 4.2.3.
I tabell 11 redovisas hur de olika kategorierna fördelar sig på lektionstillfällen och hur långa och antal sekvenser som respektive lektionstillfällena består av.
Tabell 11. Resultatet av analysen av undervisningsperioden.
Lek- tionstill- fälle Antal sekv. Tid per sekv. Antal B Antal C Antal B+C Antal D Antal B+D Antal C+D Antal D+E Antal E S:a kate- gorise- rade sekv. S:a sekv. Utan kate- gori 1 57 19 s 29 5 11 1 46 11 2 200 14 s 149 2 151 49 3 200 14 s 112 32 1 4 149 51 4 68 12 s 31 12 2 9 54 14 5 209 10 s 85 12 1 4 1 103 106 6 227 12 s 118 11 13 1 1 144 83 7 207 15 s 135 14 149 58 8 238 13 s 122 37 2 161 77 9 150 16 s 64 25 9 98 52 10 214 15 s 92 9 3 104 110 11 198 18 s 42 44 8 4 3 101 97 12 166 20 s 88 5 1 94 72 Tot. 2134 1067 208 25 34 4 1 1 14 1354 780 % av 2134 50 10 1 2 <1 <1 <1 <1 64 36 % av 1354 79 15 2 2 <1 <1 <1 1
Tabell 11 visar att 64 % av sekvenserna består av någon form av samtal om/förklaring av be- grepp eller begreppens koppling till sammanhang. Av sekvenserna omfattar 36 % övrigt vil- ket till största delen utgörs av elevers räknande under tystnad men även till stor del av genomgång av grundläggande matematik såsom hur man löser ut en obekant ur en ekvation, hur man hanterar tiopotenser i beräkningar och regler kring likformighet.
Tabell 12 redovisar dels hur underkategorierna fördelar sig inom huvudkategorin, dels det huvudsakliga innehållet och dess procentuella fördelning inom respektive underkategori.
Tabell 12. Resultatet av analys genomgång av de sekvenser som berör de olika kategori- erna (1354 sekvenser med ”fysikinnehåll”).
Huvudkategori Återfinns i antal
sekvenser
Underkategori (% av sekven- serna med hu- vudkategorin)
Mest frekventerat innehåll (% av totala andelen av un- derkategorin)
B (1093 sekvenser, summan av B, B+C, B+D)
53 % i B1 Definition av arbete och kraft samt sambandet mellan dem (13 %), definition av energibegreppet, energienheter och första lagen (15 %), energiomvandling, lägesenergi, rörelseenergi och om- vandlingen mellan dem (21 %), en speciell strategi rörande om- vandling av energi, att man alltid plockar upp en ekvation med höger- och vänsterled där den ena sidan ger energi och den andra tar energi (12 %), definition av effekt och sambandet mellan effekt och energi (28 %).
9 % i B2 definition av begreppet verkningsgrad och hur man räknar ut den, begrepp som nyttig energi, nyttig effekt och jämförelser med tillförd, definition av andra lagen (86 %).
38 % i B3 definitioner av värmekapacitet, c-konstanter för olika ämnen, samband kring värmning, smältning, förångning (68 %), tempe- ratur och värme, definitioner och skillnader (24 %).
C (234 sekvenser, summan av C, B+C, C+D)
27 % i C1 vattnets egenskaper, isens egenskaper och snöns egenskaper samt även luftens (38 %), egenskaper i vatten- alkoholblandning (20 %), egenskaper i salt – vattenblandning (11 %).
1 % C2 Issmältning och temperaturförändring i sjöar (100 %) 72 % i C3 Värmepumpen med förångare och kompressor (14 %), Bilen,
bensinen och bilmotorn (18 %), Turbin, generator, vattenkraft- verk, cykellyse (5 %), Termometern (10 %), Kokplatta, doppvär- mare, vattenkokare och micro (24 %), glödlampa och värmeele- ment (4 %).
D (40 sekvenser, sum- man av D, B+D, C+D, D+E)
0 % i D1
20 % i D2 Energiflödet genom människor och dess artefakter samt energi- produktion och distribution.
45 % i D3 Den egna energianvändningen till exempel uppvärmningen av en egen bostad och energianvändning för duschning.
35 % i D4 Energipriset. E (15 sekvenser, sum-
ma av E, D+E)
100 % i E1 Energislöseri, ineffektiv användning bland annat i glödlampor.
När fördelningen av de olika huvudkategorierna redovisas i ett diagram fås följande resultat. % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 B C D E F
Figur 7. Resultatet från analysen av undervisningsperioden. Antal sekvenser fördelat på olika huvudkategorier, procentuell fördelning.
I figur 7 kan noteras undervisningens tonvikt på grundläggande fysikbegrepp samt tillhöran- de samband.
Om resultatet från undersökningen i steg 3 redovisas i samma nivåstruktur som panelens uttalanden, figur 4, samt läroböckernas innehåll, tabell 5 - 10, erhålls följande bild, tabell 13. Tabell 13. Resultat från steg 3 presenterat i ”nivåstrukturen”. Framträdande innehåll och procentuell fördelning mellan huvudkategorier.
F 0 %
saknas saknas saknas
E 1 %
E.1.
Slöseri, dålig verknings- grad, förluster som gör
att energi läcker ut. saknas D 3 % saknas D.2 Genom tekniken i samhället
Genom människan och tekniken D.3 Egen användning av el och varmvatten D4. Elpriset saknas C 17 % C.1
Vatten, is, luft - egen- skaper C2. Isbildning i sjöar C.3 Värmepump Bilen Kokplatta, micro Turbin, generator B 79 % B.1 Energi Effekt Arbete – Kraft Rörelseenergi - läges- energi B.2 Verkningsgrad B.3 Värmekapacitet, smält- ning, förångning, tempe- ratur - värme
I denna struktur tydliggörs undervisningens tyngdpunkt på innehåll i B och C - kategorierna samt helt avsaknad av F- kategoriernas innehåll.
Den aktuella undervisningsperioden omfattar delarna Energi och Värme inom ramen för kursen Fysik A. Undervisningen har ett innehåll som fokuserar i hög grad på fysikaliska stor- heter och begrepp såsom elektrisk energi och effekt, värme, temperatur, om energiprincipen och energiomvandlingar, se tabell 12. Läraren nämner dock aldrig begreppet energikvalitet trots att det uttrycks i kursplanen (SKOLFS 2000:49) och pratar heller aldrig om något som liknar innebörden i begreppet energikvalitet.
Läraren ger eleverna strategier för att de ska kunna genomföra beräkningar (12 % av sekven- ser i B1, se tabell 12).
Följande citat ger exempel på när läraren vill ge eleverna strategier för beräkningar, hur man ska sträva efter att sätta upp en ekvation genom att teckna ned de samband man känner till och plocka in termer i ekvationen.
”Sätt alltid upp en ekvation!” ”Vilken uppgift ni än gör ska ni alltid plocka in de här termerna, m, c, delta T och E.” ”Vi jobbar med tre saker, kall is ska värmas, det är en process, sen ska isen smäl- ta det är en process, sen vattnet till 100 grader. Fixa en tallinje och jobba på delta T! Dessutom förånga, de tog hela paketet!”
”Det är bra om ni kan sätta upp en ekvation från början, det är väldigt bra för den som ska rätta, och för alla andra som ska se. Det innebär så småningom att vi får samma sätt att skriva på all- ihop.det är inte som vanliga romaner när man skriver, de ska ju vara lite olika varandra så att man har lust att läsa en ny, här ska det vara tvärtom, här ska alla skriva ungefär samma så att alla direkt förstår vad man håller på med.”
Läraren kopplar ofta till de nationella proven och vill ge eleverna strategier för dessa. Läraren fokuserar på att det alltid i uppgiften avges energi och upptas energi samt att detta ska teck- nas i en ekvation.
”En uppgift som liknar nationella prov, ofta nåt som har med naturen eller nåt praktiskt att göra, is ute på nån sjö eller så, alltid konstiga enheter som man måste få ordning på.” ”Plocka upp ekva- tionen det första ni gör, något som kräver energi och nåt som ger energi och som är lika!” ”Vi har potentiell energi som övergår och blir, jag skriver från höger till vänster här som ni mär- ker, eftersom då får vi den obekanta termen alltid till vänster och flyttar över den andra till höger då känner man igen ekvationerna lite lättare.”
Läraren uttrycker följande vid ett samtal med en elev. Läraren ger strategin att inledningsvis fråga sig vad som händer, vilka energislag som är inblandade, hur det ena ger och det andra tar för att teckna en ekvation.
E: jag kommer inte på 28:an
L: vad är det av vikt som händer där? E: den gungar ner
L: vilka energislag är inblandade? E: lägesenergi och rörelseenergi
L: ja, vilken har, vilken får ge ifrån sig till den andra då E: från lägesenergi till rörelseenergi
L: då är frågan hur mycket läge förloras? det är ungefär som den där (hänvisar till uppgiften på tavlan) här åker den ju snett ned det spelar ingen roll att den åker snett ner samma sak händer om den åker rakt ner den får samma fart i samma höjd
E: jag räknar ut lägesenergin då L: men när den har pendlat ned den här E: den är ju snabbast vid 90 grader L: hur mycket lägre ned är den då E: det är ju det jag ska räkna ut
L: och det är ren huvudräkning det är bara att du tittar E: det är 0,6
L: ja, det är det enda som är viktigt den har alltså förlorat 0,6 i höjd och vad förlorar den i läges- energi då
E: 0,6
L: och vad blir det av det, så en lägesenergimotsvarande 0,6 meters skillnad den ger nu en ny rö- relseenergi så det blir någon slags Ek = Ep och då sätter du in Ep med sina beteckningar E: men okej
Läraren för sällan resonemang i vilka energi ingår och som berör energifrågor i samhället (D i 40 sekvenser och E i 15). Endast vid ett tillfälle kopplar läraren till fysikens historiska utveck- ling.
L: Jaha, då har ni verkningsgraden då, och sen var det nån som visste ungefär verkningsgraden var på en normal bil, vet ni det till exempel, det har inte hänt nånting på 100 år i princip och det har ju sina skäl förstås, hur mycket av bensinen blir rörelse tror ni
E: 20 %
L: nja, det var inte så tokigt, det är väl ca 30 % och det är ju inte särskilt mycket det är ju en knapp tredjedel. I såna här lampor i dom här lysrörsliknande, dom som bygger på att det inte är en me- talltråd som blir varm utan bara skickar ifrån sig ljus på annat sätt, årskurs 3 fysik är det väl, dom har väl en verkningsgrad på 80 % vill jag minnas ungefär, däremot en glödlampa som värmer upp en spiral och sedan skickar ifrån sig ljus har ni hört nånting om dom jag tror man har kommit upp i lite drygt 10 % men de ligger nog normalt på kanske till och med under 10 %. När jag var i er ålder då tror jag att vi sa 5 % på en glödlampa så dom är egentligen inte belysning utan dom är värmeelement, eller hur, de ger ifrån sig i stort sett bara värme och då kan man ju tycka att det spelar väl ingen roll på vintern när det ändå ska värmas upp, men det är lite slöseri på sommarti- den då man tvärtom behöver kyla……..jaa, har ni börjat på de här (räkneuppgifter) ni kan väl traggla er igenom några stycken så får vi se hur långt ni hinner.
Läraren beskriver vissa vardagliga företeelser, i form av främst teknik (C3 72 % av C) . Dessa har kategoriserats som C, ”begränsade kontexter” (234 sekvenser). Läraren fokuserar dock inte på de tillämpningar som berörs i boken. Läraren uttrycker ett främsta syfte att vägleda eleverna till lyckade beräkningar, se ovan.
L: Anledningen till att jag inte går igenom det är att det inte ger upphov till några beräkningar, det är det som måste tränas, det andra kan man läsa in på egen hand. Vad som är viktigt att läsa, de sista kapitlen tillämpningar inte så mycket riktigt nytt.
Läraren relaterar till vissa vardagliga företeelser, kategoriserade som D (40 sekvenser), men mycket sporadiskt och kortfattat.
L: Förresten varför blir ni inte kalla? Den energi ni förlorar till omgivningen måste ju… E: Får hela tiden ny energi!
L: Ja och hur går det till egentligen? E: Vi äter!
L: Ja, på nåt vis, konstiga processer i matsmältningen gör att vi får energi över. Så ni är som små kokplattor var och en av er….jaja, det kräver alltså energi när man går uppåt i kurvan….(läraren fortsätter med att avläsa en kurva)
Analysen i steg 3 visar bland annat att läraren i sin undervisning fokuserar på grundläggande begrepp och samband samt strategier för lyckade beräkningar. Läraren exemplifierar stund- tals med begränsade kontexter (C) som endast vi enstaka tillfällen lyfts vidare i större sam- manhang eller berör något problem. Inte vid något tillfälle pratar läraren om strategier för hållbar energianvändning eller om framtida teknik eller vikten av att övergå till förnybara källor. Intressant är också att läraren aldrig tar upp energikvalitet som begrepp och därmed inte heller belyser vikten av att använda lågkvalitativ energi för en mer effektiv användning. Detta får antas vara ett medvetet val som läraren gör trots att begreppet och dess innebörd är belyst i läroboken och poängteras i kursplanen.