Vad undervisas inom skolfysiken och hur?

I detta avsnitt beskrivs, med utgångspunkt i främst NT-didaktisk forskning

och i utvärderingar, hur skolfysiken framstår. En särskild framställning görs

av fysik i relation till hållbar utveckling. Dessutom görs ett nedslag i ett spe-

cifikt problem, elevers svårigheter att relatera fysikkunskaper till samhälls-

frågor.

Hur uppfattas fysikämnet

Inledningsvis görs här ett försök att beskriva hur fysikämnet i skolan uppfat-

tas. Fysikämnet anses traditionellt vara ett svårt naturvetenskapligt ämne och

beskrivs av forskare inom naturvetenskapens didaktik som svårfattligt, ob-

jektivt och i hög grad matematiskt (Ford 1989; De Souza Barros & Elia,

1998; Lyons, 2004; Angell, Henriksen & Isnes, 2003). Hur själva ämnet

uppfattas inom och utanför skolfysiken kan relateras till rådande strukturer

inom skolfysiken som social praktik. Fysikämnet inom vetenskapen har med

sin association till exempelvis energiteknik, försvarsteknik och med stora,

komplexa projekt lett till en manlig genuskodning. Fysikinstitutioner befol-

kas av övervägande män, de historiska förebilderna som lyfts fram i text-

böcker och på institutionernas väggar utgörs också av män vilket också bi-

drar till den manliga genuskodningen (Traweek, 1988). Inom didaktikforsk-

ning framförs även att fysikundervisning inom skolfysiken ofta bygger på

pojkars intressen och erfarenheter (Hasse, 2002) samtidigt som flickors egna,

aktiva ställningstagande leder dem in på naturvetenskapens mer sociala eller

miljömässiga användning vilket inte anses innebära fysik och därmed inte

inrymmas inom skolfysiken (Berner, 2004; Pomeroy, 1993; Henningsen &

50

Højgaard, 2002). Wertheim (1997) menar dock att flickor i alla tider varit

intresserade av frågorna inom fysikområdet men att det var och är sociala

strukturer inom fysikvetenskapen och inom skolfysiken som medvetet ex-

kluderat flickor och kvinnor från naturvetenskapen. Det handlar om struktu-

rer tidigt skapade av kyrkan och aristokratin som inte ville se kvinnor som

upptäckare och förklarare av naturvetenskapliga fenomen. En annan aspekt

som genomsyrar skolfysikens strukturer är att fysiken liksom annan naturve-

tenskap dessutom anses vara starkt förankrad i västerländsk kultur, något

som framhållits inom NT- didaktik (Sjøberg, 2005: Aikenhead, 1996).

Fysikkulturen som kunskapskultur betraktad uppfattas ha en hög status

inom naturvetenskapen och anses utgöra förebilden för kunskapskulturen

naturvetenskap (Ingelstam, 2004). Det är en kunskapskultur som i sig, enligt

Sjøberg (2005), människor själva skapat för att förstå och förklara naturen –

medan naturen finns där av sig själv. Han menar att:

vetenskapen är en mänsklig aktivitet på gott och ont – och att den används

och missbrukas både politiskt och ideologiskt. Vissa uppfattar det som nega-

tivt, som ett bevis på att den bara består av tyckanden och fördomar. För

andra bevisar det att vetenskapen är en fascinerande del av vår kultur att den

inte lever sitt eget liv, isolerad från annan mänsklig verksamhet (s. 267).

Som nämnts i tidigare avsnitt framhålls inom NT-didaktikområdet och inom

skolfysiken naturvetenskaplig bildning som argument för att elever ska er-

hålla naturvetenskaplig kunskap. Inom fysiken återfinns ståndpunkten att

kunskapen om naturvetenskap är ett mål i sig, att förståelse och insikt ger

mening i livet. Dessutom återfinns synsättet att den naturvetenskapliga kun-

skapen ger makt och nytta, i form av herradöme över naturen och att exem-

pelvis fysikkunskaper används för att bemästra och utveckla världen och

samhället. Den naturvetenskapliga kunskapen är till nytta, den ger framsteg

och makt i samhället (Sjøberg, 2005). Den tidiga naturvetenskapen hade

även en tydlig klasskaraktär, dess teorier spreds i böcker och skrifter vilket

begränsade utövare till överklassen eftersom endast de hade tillgång till

böcker. Detta anses, enligt vissa vetenskapshistoriker, ha hindrat påskyndan-

det av naturvetenskapens utveckling eftersom alla naturbegåvningar inte

hade tillträde till den. Dessutom kände inte människor från överklassen till

hantverkets innebörder och vardagens praktiska behov vilket därför inte

sporrade naturvetenskapen att lösa sådana problem. Men naturvetenskapens

klassnatur är dock inget som direkt uppfattats och lyfts fram inom fältets

historiebeskrivningar och inte heller inom skolfysiken eftersom naturveten-

skapen framhåller vikten av att stå över det politiska och det ekonomiska.

Därigenom är naturvetenskapens klassbetingning outsagd och något som inte

synliggörs (Bernal, 1969).

51

Avsaknad av helhetsförståelse, brister i kritiskt tänkande

Som nämnts i avsnitt 2.1.2 ska elever, enligt läroplanen och enligt kursplaner

i fysik utveckla, förutom begreppsförståelse och undersökande arbetssätt,

även en demokratisk beredskap för att kunna agera självständigt, reflekte-

rande och kritiskt som medborgare. Didaktikforskning visar dock att den

traditionella fysikundervisningen främst lagt tiden på begreppsmässig preci-

sion och alltför lite tid på tvärvetenskapligt, värderande innehåll med syfte

att utveckla eleverna för medborgarskap (Paulsen, 2006). Exempelvis inom

energiundervisningen på gymnasiets naturvetenskapliga program, har visats

att fysikämnet till skillnad från biologiämnet saknar sammankoppling med

”miljö”. När man exempelvis talar om växthuseffekten inom biologiämnet så

berör man även etiska överväganden och vad som globalt sett borde göras

för att minska klimatpåverkan. Sådant tas inte upp inom fysikämnet (Gy-

berg, 2003).

Naturvetenskapliga grundkunskaper anses dock utgöra viktiga utgångs-

punkter i en undervisning som ska åstadkomma insikter i och agerande för

exempelvis hållbar utveckling och fysikämnet ger i det sammanhanget vikti-

ga grunder för förståelse av bland annat energifrågor (Björneloo, 2004). De

naturvetenskapliga ämnena ger visserligen förklaringar av olika processer

men fungerar, enligt forskning, samtidigt som hinder för kunskapsbildning

inom exempelvis miljöområdet eftersom processer, samband och begrepp

förklaras alltför fragmenterat och den holistiska kunskapen inte utvecklas

(Hansson, 2000).

När det gäller miljökunskaper framhåller Ingelstam (2004) att en individ

innehar värderande kunskap och vardagskunskap kring vad som exempelvis

är miljövänligt och tar till sig en livsstil, bl.a. en etisk värdering, som leder

till ökad medvetenhet – men att det inte nödvändigtvis behöver vara en na-

turvetenskapligt ”riktig” kunskap. Inom miljökunskapskulturen finns därmed

både den naturvetenskapliga och den vardagliga kunskapen vilket i sig kan

ge konsekvenser i form av svårigheter för eleverna i skolfysiken som under-

visningspraktik när de ska relatera sina fysikkunskaper till miljöfrågor. Där-

för, anser Ingelstam, är det viktigt att inom de naturvetenskapliga ämnena

lyfta fram vardagskunskapen, om en insikt om hållbar utveckling ska utveck-

las, en vardagskunskap till stor del inriktad på en utveckling av verkligt eller

påstått miljöanpassat beteende. Inom vardagskunskapen kommer ofta hand-

ling först, insikten därefter och faktakunskapen sist (Ingelstam, 2004). Inom

skolfysiken kan även värderande diskussioner om bland annat miljöfrågor

skapa ett dilemma eftersom en ståndpunkt innebär att inom undervisningen

ska man sträva efter att göra eleverna uppmärksamma på att det finns var-

52

dagliga och naturvetenskapliga förklaringar av olika fenomen men att på

lektionen i fysik ”är det naturvetenskapen som gäller” (Andersson et al.,

2003, s. 4). Visserligen är ett mål med naturvetenskaplig undervisning att

vägleda elever till vetenskapliga kunskaper men när det gäller frågeställ-

ningar om miljö och hållbar utveckling finns inte alltid de bevisade veten-

skapliga förklaringarna idag, exempelvis huruvida mobilstrålning är skadligt

för människan eller inte. Därför framhåller Andersson et al. (2003) att:

undervisningen skall naturligtvis klargöra vetenskapens nuvarande stånd-

punkter och förhålla sig kritisk till ogiltiga argument. Men vetenskapligt icke

acceptabla uppfattningar kan vara en del av en värdegrund som har stor bety-

delse för individen (s.13).

En annan aspekt som påverkar huruvida elever lyckas relatera ämneskunska-

per till andra sammanhang eller inte är att när eleverna ställs inför en uppgift

i skolan har uppgiften oftast en hemvist i ett särskilt skolämne. Det har

framkommit i både Skolverkets utvärderingar och inom forskning att det

finns en traditionell ämnesordning i skolan och även om arbetet sker ämnes-

övergripande kan uppgifter relateras till ett specifikt ämne med en tradition

som elever märkbart skolats in i. Detta kan enligt leda till att fenomen låses

till vissa situationer och synsätt (Hansson, 2000). Eftersom eleverna själva

tidigt skapat sina idéer och övertygelser om hur fysikundervisningen ska

bedrivas oftast baserat på traditionell undervisning, begränsas lärarens möj-

ligheter att förändra den (Gunstone & White, 1998).

Skolverkets utvärderingar av läroplanernas övergripande mål visar bland

annat att elever använder och ser på naturvetenskapliga begrepp och förklar-

ingar såsom isolerade kunskapsbitar, vilket tyder på brister när det gäller

överblick och helhetsförståelse. Ett utvecklat tänkande kring samband, där

orsaker länkas ihop i flera led till en orsakskedja, förekommer endast spar-

samt (Skolverket, 1999; 2004). En förklaring återfinns i relationen till fysik-

vetenskapen och till rollen som fysiker vid forskningsfronten då man måste

gräva sig djupt inom ämnet vilket i sig försvårar kunskap om bredden. Fors-

karen hamnar därigenom i en ”skyttegrav” där han eller hon umgås med

likasinnade, där intresset för angränsande områden inom fysiken väljs bort

som ointressanta eller nedvärderas som ”ingenjörsvetenskap”. I skyttegra-

varna blir perspektivet snävt och förvridet när endast det näraliggande upp-

fattas betydelsefullt (Bäckström, 1996). Det finns dock forskare inom fysik-

vetenskap som efterfrågar och pekar på vikten av oliktänkare, vilket visat sig

svårt att hitta inom fysikforskning eftersom de flesta är utbildade och arbe-

tande inom det rådande synsättet och inte har mött några incitament att un-

dersöka okonventionella idéer. Om det är önskvärt att fysiken ska utvecklas

för större öppenhet och ett mer holistiskt synsätt krävs att elever under

53

skoltiden och studenter under sin universitetsutbildning får möta annorlunda

synsätt, hävdas inom fysikdidaktik (Campanario & Martin, 2004).

Skolverkets utvärderingar pekar även på att förmågan att tänka kritiskt, ett

viktigt perspektiv i läroplan men även inom lärande för hållbar utveckling, är

svagt utvecklad hos många elever. Skolverket exemplifierar med att när ele-

ver diskuterar miljöfrågor krävs dels att fysikaliska begrepp och samband

vidgas till större sammanhang som berör ekonomiska, sociala och miljömäs-

siga aspekter (dimensioner i hållbar utveckling), dels att eleverna ges insikter

om sin egen roll och sitt eget handlande för hållbar energiutveckling sin så

kallade egen handlingskompetens (ett begrepp beskrivet av bland andra Öh-

man, 2003). Eleverna visar ofta på en oförmåga att argumentera för och

klargöra motiven för sina ställningstaganden (Skolverket, 1999; 2004).

Att undervisa för att elever ska kunna relatera fysikkunskaper till miljö-

diskussioner inom ramen för hållbar utveckling kan dessutom medföra ett

dilemma enligt vad Öhman (2003) belyser bland annat på Skolverkets hem-

sida: å ena sidan ska skolan främja en viss samhällsutveckling vilket leder

till att elever förväntas anamma vissa attityder, värderingar och åsikter rela-

terade till långsiktigt hållbar utveckling, å andra sidan ska skolan verka för

fri opinionsbildning och därmed inte präglas av styrning. Men rimligt är

dock att de studerande i skolan ges en chans att orientera sig bland de olika

uppfattningar som figurerar, erhåller kunskaper för att kritiskt kunna värdera

olika alternativ samt utvecklar en förmåga att kunna agera i dessa frågor.

Slutsatsen är dock att eleverna efter genomgången utbildning har förmåga att

kritiskt överväga olika alternativ och aktivt delta i den demokratiska debat-

ten om samhällets hållbara utveckling (Öhman, 2003).

Skolverket (2002) belyser i utvärdering svårigheterna med att inom un-

dervisningen, exempelvis fysikundervisningen, integrera sociala, ekonomis-

ka och ekologiska faktorer. Det verklighetsbaserade lärandet som utbildning

för hållbar utveckling kräver är otillräckligt och kontakterna med närsamhäl-

let är fåtaliga och glesa. Även utvärderingar i Danmark visar att intentioner i

fysikkursplaner att involvera teknik och samhälle samt ett ämnesinnehåll i

vilket fysikbegrepp ska relateras till vardagliga livet har misslyckats. Det har

visat sig att lärare arbetar inom en tradition där enbart specifika fysikbegrepp

inom vissa områden anses vara riktig fysik vilket främst förklaras av lärarut-

bildningen och textböckers inflytande (Krogh & Thomsen, 2005).

Äldre styrdokument och läroböcker styr

De politiska styrdokumenten lyfter, som tidigare nämnts, fram aspekter rela-

terade till en hållbar utveckling, till exempel demokrati, värdegrund, interna-

tionalisering, etik och miljö (Lpo 94; Lpf 94). Detta kräver ett ämnesöver-

54

gripande arbetssätt vilket dock inte tycks vara fallet i tillräcklig omfattning.

Det är, enligt läroplanen, även nödvändigt att de lärande är med om att ”äga”

verksamheten, att de förstår varför de arbetar med att lära sig någonting och

verkligen själva vill göra det. Men utvärderingar av rådande förhållanden

visar på att stor uppmärksamhet riktas mot uppnåendemål, vilket leder till en

ofta stark och ensidig fokusering på elevresultat istället för att skapa goda

miljöer för lärande (Skolverket, 2004).

Skolverkets nationella utvärdering (2004) visar dessutom att innehåll i

äldre kursplaner lever kvar i skolverksamheten tillsammans med målen i nya

kursplaner, vilket kan ses som en förklaring till ovan beskrivna brister. Sam-

bandet mellan den kunskapsutveckling som sker lokalt i den enskilda skolan

och förändringar i de nationella styrdokumenten är svagt.

I departementsskrivelsen Ds 2001:48 Samverkande styrning görs bland

annat en översyn av läroplaner som styrinstrument och i den framhålls att

styrdokumenten stödjer innehåll för processer och för utbildning för hållbar

utveckling men att skolan har ett brett samhällsuppdrag vilket innebär att allt

ska finnas med. Detta riskerar kontraproduktivitet och att styrdokumentens

förmåga att styra för utveckling minskar. Bland annat riskerar till exempel

läromedel att i praktiken få en starkare styrkraft än styrdokumenten. Läro-

medlen anger ofta vilket innehåll som ska prioriteras och i vilken ordning

olika moment ska behandlas. Det lokala tolkningsarbetet kan på så sätt ersät-

tas av att lärare följer tillgängliga läromedels prioriteringar (Ds 2001:48).

När det gäller läromedel, läroplaner etc. så framför exempelvis Ramstedt

(1996) i en studie att från 1960-talet och framåt så har en förhållandevis liten

grupp mycket kompetenta fysiker dominerat läroplanskrivandet, läromedels-

författandet etc. Det har, enligt Ramstedt (1996) inneburit att gymnasiefysi-

ken fungerat som en universitetskurs på något lägre nivå och att skolfysiken

har sett ganska oförändrad ut genom åren. Samma slutsatser kunde Löfdahl

(1987) dra vad gäller fysikkursen i den tidigare realskolan. Trots att nya

politiska intentioner lyfts fram i styrdokument så har inte fysikkursens läro-

medel förändrats i någon större utsträckning (Ramstedt, 1996).

Konflikten mellan ”vad” och ”hur”

SOU-rapporten 2004:104 framhåller en ”konflikt” mellan vad-aspekten och

hur-aspekten, inom ett ämne, en konflikt som kan innebära hinder för att

utveckla ämnesundervisningen till en undervisning som främjar elevernas

mer holistiska synsätt och förmågan att relatera sina ämneskunskaper till

andra områden inom ämnet. Lärandets vad-aspekter, det vill säga själva äm-

nesinnehållet, betonas starkt vid universitetens institutioner för till exempel

fysik, matematik, historia, sociologi eller engelska. Lärande om hur-

55

aspekten, om hur undervisningen ska bedrivas, betonas starkare vid institu-

tioner för till exempel pedagogik, ämnesdidaktik, allmän didaktik eller spe-

cialpedagogik (SOU 2004:104). I skolans dubbla uppdrag att förmedla både

ämneskunskaper (vad-frågan) och att utveckla ett demokratiskt förhållnings-

sätt (hur-frågan) uppstår en tudelning som visat sig svår att överskrida. När

fokus sätts på utvärdering av ämneskunskaper försvåras ytterligare utveck-

lingen av exempelvis ett demokratiskt förhållningssätt menar Fritzén (2003)

i sin forskning inom pedagogik. Spänningar mellan företrädare för dessa

olika kunskapsbildningar, som betonar vad-aspekter respektive hur-aspekter

i olika grad, kommer till uttryck i svårigheter med att förstå och uppskatta

varandras utgångspunkter. Spänningar som finns inbyggda mellan universi-

tetens discipliner i synen på vad- respektive hur-aspekters betydelse i under-

visning och lärande, har överförts till grundskolan men framför allt till gym-

nasieskolan eftersom likartade disciplinära indelningar görs där. Läroplaner

och andra föreskrifter för de olika skolformerna ställer dock krav på en hel-

hetssyn och på att vad-aspekter respektive hur-aspekter kombineras (SOU

2004:104).

Det vetenskapliga fysikämnets påverkan, fokus på ”fakta” inom energi

Även om krav på helhetssyn har formulerats i styrdokumenten består, som

tidigare nämnts, i många stycken universitetsvärldens perspektiv. Bland de

lärare som verkar i de olika skolformerna fokuseras på ett ofta traditionellt

ämnesinnehåll kopplat till det akademiska ämnet vilket anses bero på lärares

grundutbildning och ämnesmässiga orientering (SOU 2004:104). Energi

inom fysikundervisningen beskrivs både av didaktikforskare och i sociolo-

giska studier som mycket påverkad av den vetenskapliga diskursen (Gyberg,

2003) vilket bland annat innebär ett manifesterande av fakta och en stark

koppling till vetenskapliga teorier och begrepp. Fysikaliska begrepp utgör

ofta kärnan i innehållet utifrån vilka övrigt innehåll organiseras. Den veten-

skapliga diskursen inom energiundervisning inom fysiken kommer ”ovan-

ifrån”, från lärare och lärobok och är inget som elever själva diskuterar. Att

det kommer ovanifrån ger denna del av kunskapsområdet högst status och

vissa lärare betonar vikten av just sådana grundkunskaper och att de krävs

för elever ska kunna gå vidare (Gyberg, 2003). Gyberg återfinner olika fixe-

ringsstrategier, dvs. former för hur undervisningspraktiken hanterar och

genomför aktiviteter inom energiundervisning. En av flera fixeringsstrategier

är att fakta är den högst värderade kunskapsformen. Fakta uppfattas inom

skolfysiken, enligt Gyberg, som något som går att skilja från subjektet, som

har ett värderingsfritt och pålitligt värde om något fenomen i världen.

Energi som kunskapsområde definieras, enligt Gyberg, utifrån en dua-

lism, å ena sidan rör det sig om uttryck och beskrivningar av värden som

56

räknas till den ”sanna kunskapens sfär”, till det som av olika skäl fått status

som något oberoende av den som förmedlar utsagan (naturvetenskapen). Å

andra sidan rör det sig om föreställningar som hör till ”värderingarnas sfär”

(Gyberg, 2003, s.130). Värderingarnas sfär eller ”tyckandets sfär” ställer

inga sanningsanspråk och gör heller inga anspråk på att vara exakt eller neu-

tral men för att få legitimitet i skolans värld måste även denna sfär utgå ifrån

det naturvetenskapliga idealet. Det finns även ett ”mellanlager” av kunskap i

vilket tyckandets sfär kan kopplas till kärnan av fakta. Denna kunskap kan

då neutraliseras och passa in i naturvetenskapens krav på riktig och sann

kunskap.

Det finns således inom energi som kunskapsområde en distinktion mellan

sann kunskap (fakta) och tyckande. Den naturvetenskapliga kunskapssynen

strävar efter exakthet och universalitet medan den mer hermeneutiskt orien-

terade kunskapssynen betonar förståelse och kontextualitet och inom energi-

området i undervisningspraktiken kan dessa båda kunskapskulturer mötas

(Gyberg, 2003).

Inom energi som kunskapsområde återfinns, enligt Gyberg, förutom olika

kunskapshierarkier enligt ovan, även tre olika kunskapsdiskurser vilka här

tolkas som olika sätt att resonera om energi och som sanktioneras av lärare

inom energiundervisningen. Först och främst ”den vetenskapliga diskursen”

som har en stark koppling till vetenskapliga teorier och begrepp, en diskurs

som manifesterar ”fakta”. Begreppen och teorierna utgör själva kärnan för

energiresonemangen som sällan har koppling till elevernas egen verklighet,

de behandlas främst vid lärarens föreläsningar och utgångspunkten är läro-

böckerna. Den mest dominerande diskursen utgörs av ”tillförseldiskursen”

som främst handlar om valet av energikälla. Kunskapen inom denna diskurs

organiseras i ”fakta” och ”värderingar”, en enligt Gyberg idealiserad kun-

skapssyn i skolpraktiken. När det gäller ”tillförseldiskursen” tillåts eleverna

värdera olika energikällor utifrån olika kriterier isolerade från varandra vil-

ket enligt Gyberg är ett sätt att neutralisera de värderingar som finns kring

energikällor. De värderande kunskaperna eftersträvas att uttryckas som exak-

ta och objektiva och därmed appellerande till den vetenskapliga kunskapssy-

nen. Ett sätt att diskutera inom ”tillförseldiskursen” omfattar införsel och

uttag av energi utan att någon problematisering görs och utan diskussioner

om eventuella beteendeförändringar. Inom tillförseldiskursen fokuseras på

energieffektivitet, att användningen måste omfatta energieffektiva produkter.

En tredje kunskapsdiskurs, ”användningsdiskursen” inrymmer andra pro-

blem och ställer andra frågor av mer värderande karaktär. Inom denna finns

en tilltro till individens egna möjligheter att göra medvetna val och påverka

sin omgivning.

57

STS och SSI, exempel på undervisning för sammanhang

Exempel på naturvetenskaplig undervisning med intentioner enligt ovan

beskrivna Vision ΙΙ (Roberts, 2007), har utvecklats och utvärderats inom

bland annat STS- rörelsen (Science - Technology - Society). STS är en in-

riktning inom NT-didaktik, där det bland annat framkommit att elever lär sig

naturvetenskap med ökad motivation och med en mer positiv inställning till

ämnet. Men även att de lär sig innebörden i de naturvetenskapliga begreppen

In document Att vördsamt värdesätta eller tryggt trotsa : Gymnasiefysiken, undervisningstraditioner och fysiklärares olika strategier för energiundervisning (Page 49-59)