I denna studie valdes observation med efterföljande enkät som undersöknings-redskap. Valet grundar sig på att elevers fysikinlärning och intresse för ämnet med hjälp av experiment i undervisningen ska undersökas, och enligt Kihl-ström (2007a) är då observation ett lämpligt undersökningsredskap. Hon me-nar att det är genom att observera och koppla resultatet till tidigare forskning som man kan lära sig mer om barns lärande. Att observationen i denna studie valts att följas upp med en enkät till de deltagande eleverna är för att det är de som bäst kan beskriva hur experiment påverkar deras intresse och inlärning för fysik. Genom att kombinera dessa två undersökningstekniker stärks enligt Kihlström (2007b) validiteten, det vill säga giltigheten i studien. Ytterligare ett sätt att stärka validiteten på är att göra en förstudie. Med en förstudie provar man sin valda undersökningsmetod på en grupp som liknar den grupp som ska ingå i huvudstudien. Eventuella problem kan då upptäckas och korrigeras för
18
att undvikas i huvudstudien. För att upptäcka eventuella problem med denna studie gjordes en förstudie där tre barn i samma ålder som de som deltar i hu-vudstudien. Ett problem som upptäcktes och som ändrades till huvudstudien var hur introduktionen innan experimentet utfördes kommunicerades. Barnen i förstudien fick i introduktionen veta svaret på vilket klot som nådde marken först när Galileo Galilei släppte dem från det lutande tornet i Pisa. Detta ledde till att barnen fokuserade på att få samma svar när de genomförde experimentet med spel- och pysselkulan. De fick då inte chansen att upptäcka svaret själva och därför korrigerades introduktionen till att barnen i huvudstudien fick veta svaret när de experimenterat färdigt. Ett annat problem som upptäcktes i för-studien var att det för barnen var svårt att släppa muggen med fallskärm när de stod på golvet. Fallskärmen hann inte riktigt fylla sin funktion då avståndet mellan start och stoppsträcka blev för kort. I huvudstudien instruerades därför barnen att stå på en stol eller ett bord när de genomförde detta experiment. Förutom validitet är reliabilitet är viktigt begrepp när man undersöker något. Reliabilitet handlar om hur trovärdigt eller tillförlitligt ett resultat är. I en ob-servationsstudie är det viktigt att vara noggrann vid antecknande av vad som sker. Reliabiliteten kan stärkas genom att videofilma det som ska observeras då det annars kan vara svårt att hinna anteckna allt som sker i realtid. Vid da-tabearbetningen är det viktigt att som observatör vara medveten om att det egna intresset påverkar det som observeras. Om så inte är fallet finns en risk att observatören ger ett vinklat resultat med en låg reliabilitet (Kihlström, 2007b). I denna studie har videoinspelning skett för att få ett så noggrant resultat som möjligt. Det inspelade videomaterialet har pausats och spolats tillbaka så många gånger som varit nödvändigt för att kunna transkribera all kommuni-kation som skett mellan deltagarna i de båda grupperna. För att minska risken för ett resultat, vinklat utifrån egna intressen, har all kommunikation valts att redovisas. Kommunikation i form av tal har citerats in ordagrant utifrån vad som sagts och kroppsspråk utifrån vad som gjorts. Uttryck som berör känslor har valts att inte tolkas då detta är en just en tolkningsfråga och kan bli vilse-ledande. När det kommer till enkäten som deltagarna fyllt i efter genomförd aktivitet, har frågorna formulerats på en nivå som gjort att alla deltagare förstått frågorna och uppfattat dem på ett likvärdigt sätt. Detta är viktigt för reliabili-teten vid användning av enkäter (Dimenäs, 2007).
Ett annat begrepp som berör en studie är generalisering, det vill säga om resul-tatet går att applicera på alla som liknar den grupp som undersökts. Denna stu-die är av kvalitativ karaktär där en mindre grupp med elever i årskurs tre ingår och resultatet går knappast att applicera på alla årskurs tre elever i Sverige. Även om resultatet inte går att generalisera så menar Kihlström (2007b) att det i en kvalitativ studie inte är det generella i sig som är betydelsefullt. Istället
19
handlar det om att kunna placera iakttagelser som gjorts i ett andra perspektiv och på så vis skapa en igenkänningsfaktor som kan leda till en ökad förståelse för sin egen och andras situation.
20
5 RESULTAT
Här redovisas studiens resultat av hur elevers intresse och lärande uttrycks ge-nom att använda experiment ige-nom fysikämnet.Sju elever i årskurs tre, uppde-lade i två grupper har fått genomföra ett experiment med begreppen tyngdkraft och luftmotstånd samt efter experimentet fått besvara en enkät med tre frågor. Avsnittet är uppdelat i tre delar, observation, enkäter och sammanfattning. Ob-servationen bygger på citerade dialoger från experimentet och enkäterna på citerade svar och bilder från enkäterna. Avsnittet avslutas med en sammanfatt-ning av resultatet från observationerna och enkäterna.
5.1 Observation
Den designade studien börjar med att läraren läser upp en liten kort introdukt-ion om vad eleverna ska få göra. Introduktintrodukt-ionen lyder:
Idag ska ni få experimentera med tyngdkraft eller gravitation som det också kallas. På 1500-talet levde en italiensk matematiker som hette Galileo Galilei som också experi-menterade med tyngdkraft. Han ville ta reda på om olika tunga föremål, alltså föremål med olika massa når marken lika snabbt om man släpper dem från samma höjd samtidigt. Han klättrade därför upp i lutande tornet i Pisa och släppte två klot som vägde olika mycket samtidigt (visa eleverna bild). Vad hände? Det får ni veta när ni har experimen-terat färdigt själva. Då får vi se om ni fick samma resultat som Galileo Galilei (bilaga 3). Efter introduktionen går läraren igenom varje station för sig, där hen instruerar vad eleverna ska göra.
Grupp 1 station 1
Läraren - Vilken kula når marken först? Spelkulan eller pysselkulan? Eller tror du att de når marken samtidigt? Prata med din grupp om vilken kula du tror kommer att falla först? Alexander - Jag tror att glaskulan kommer att landa först.
Adam - Aa, jag med. Anna - Jag med.
Läraren - Alla tror glaskulan? Gruppen svara - Aa.
Läraren - Varför kommer den falla först tror ni? Anna - Den har mer tyngd.
Övriga gruppmedlemmar instämmer med Anna och skriver/ritar sin hypotes på övnings-bladet.
21
Alla i gruppen är överens om hypotesen att spelkulan som är gjord av glas kommer att nå marken först. Läraren uppmanar eleverna till att motivera sin hypotes om varför de tror så. Gruppens samlade motivering är att spelkulan når marken först då den väger mer än pysselkulan. Min förväntning inför denna station var att de flesta deltagande elever skulle ha motiveringen att den tyngre kulan når marken först. Det känns som ett naturligt tankesätt innan en fullstän-dig medvetenhet kring vad som påverkar hastigheten finns.
Efter att ha skrivit sina hypoteser är alla gruppmedlemmar ivriga på att få köra igång med experimentet men de kommer snabbt överens om att Alexander får vara den som börjar. Han klättrar upp på bordet där han ska släppa de båda kulorna. Läraren tydliggör att det är viktigt att han släpper kulorna från samma höjd och ber de andra i gruppen kontrollera att det ser bra ut innan han släpper kulorna. Anna observerar ståendes medan Adam lägger sig på golvet för att lättare se vilken kula som når marken först. Alexander släpper kulorna.
Adam – Samtidigt!
Läraren: Var det samtidigt? Då provar Anna så får vi se om ni får samma resultat. Anna släpper kulorna medan Alexander och Adam observerar.
Adam – Samtidigt igen! Läraren – Samtidigt igen?!
När Alexander släpper kulorna märker Adam att resultatet inte blev som de trott. Anna är tyst, kanske beror det på att hon är osäker på resultatet som Adam uppmärksammat? Läraren uppmanar Anna att genomföra experimentet så att gruppen kan se resultatet en gång till. Adam menar att resultatet blev likadant igen medan Alexander är tyst. Kanske är även han tyst på grund av osäkerhet? Då det är svårt att hinna uppmärksamma kulornas fall var min förväntning att majoriteten av eleverna skulle gå på sin hypotes att spelkulan landade först, men jag hade även en förhoppning om att någon elev skulle kunna göra upp-täckten som Adam lyckades med.
Adam vill också prova att genomföra experimentet och klättrar upp på bordet där han släpper kulorna medan Anna och Alexander observerar. Alexander lägger sig på golvet för att lättare se vad som händer precis som Adam gjort tidigare.
Alexander & Anna – Kulan! (De pekar på spelkulan gjord av glas)
Läraren – Aa, men du höll inte riktigt lika högt va? Frågar hon Adam. Prova igen. Det är viktigt att de släpps från samma punkt.
Adam provar att släppa igen, denna gång har Anna och Alexander kontrollerat att han håller de båda kulorna i samma höjd innan han släpper.
22
Anna & Alexander – Kulan! (De pekar på spelkulan gjord av glas)
När Adam genomfört experimentet första gången uppfattar Alexander och Anna att spelkulan nådde marken först. Läraren uppmärksammade dock att kulorna inte släppts från samma höjd och förklarar att det är viktigt att det görs. Adam gör därför om experimentet och denna gång kontrollerar Anna och Alex-ander att de släpps från samma höjd. När kulorna nått marken står de fast vid att spelkulan når marken först. Gruppen har nu olika uppfattning om vilken kula som når marken först. Adam är tyst och kanske börjar han här bli osäker på resultatet han uppfattat då resterande grupp uppfattat något annat?
Gruppen samlas vid bordet för att skriva ner/rita resultatet av vad som hände. Läraren – Vad är det som händer? Vilken kula nådde marken först? Vad kom ni fram till?
Alexander – Glaskulan. Anna – mm, glaskulan.
Läraren – Ni sa ju samtidigt med två gånger? Adam – mm, både och.
Alexander – Jag tyckte att kulan va lite före. Adam – Ja, kulan va lite före.
Alexander - Typ såhär (han visar med kulorna mot bordet hur mycket före glaskulan var).
Läraren – Gör en gång till då så får ni se.
När gruppen ska anteckna resultatet av vad som hände märks att det finns en osäkerhet hos Adam och det slutar med att han ändrar uppfattning till den-samma som Alexander och Anna har. Alexander visar intresse i att förklara sitt svar att spelkulan nådde marken före spelkulan genom att visa skillnaden med kulorna. Läraren uppmärksammar ändå osäkerheten och uppmanar gruppen att testa en gång till.
Alexander ställer sig på golvet och släpper de båda kulorna medan Anna och Adam observerar ståendes.
Anna – Aa, kulan va före. (pekar på spelkulan)
Gruppen samlas vid bordet igen för att skriva ner/rita resultatet. Läraren – stämmer det här med vad ni trodde?
Gruppen tillsammans – Aa.
23
Alexander – Varför?
Anna – Den är mer tyngre, den har mer tyngd. Det beror på vikten. Alexander – Det beror på tyngdkraften.
Anna – Ja.
Alexander – Jorden har också en tyngdkraft.
Efter att ha testat att genomföra experimentet igen är nu gruppen enade om att spelkulan nådde marken först och att resultatet stämde med deras hypotes. Lä-raren uppmanar eleverna att motivera varför resultatet stämmer och Anna bör-jar med att koppla att det har med tyngden att göra, precis som de uppgav i hypotesen. Alexander kopplar däremot in begreppet tyngdkraft och att det har med den att göra. Han ger dock ingen förklaring av vad tyngdkraften innebär men visar på en förståelse av att fler föremål påverkas av den genom att säga att även jorden har en tyngdkraft.
Grupp 2 station 1
Lärare - Spelkulan och Pysselkulan (visar kulorna för gruppen). Ni kommer att släppa dem från samma höjd, vad tror ni kommer att hända?
Elvira – Jag tror att båda kommer att falla till marken samtidigt.
Läraren – Skriv eller rita. Det ska ni göra under hypotes, alltså vad ni tror. (Hen visar på arbetsbladet var de ska skriva eller rita).
Erika – Men jag vet inte.
Läraren – Vad tror du? Om jag skulle släppa de här (håller upp kulorna). Vad kommer att hända då?
Erika – Den faller först (pekar på spelkulan). Läraren – Då skriver du det eller ritar. Elvira – De är lika stora.
Läraren – Okej, är de lika tunga då? Elvira – Nej.
Emma – Får vi känna på dem? Läraren – Ja, det kan ni göra.
Läraren förklarar för gruppen att de ska prata med varandra om vilken de tror faller först och varför de tror det.
Elvira – Jag tror att de kommer att falla samtidigt. Kommer ni ihåg när vi gjorde experi-mentet med en bok och en penna och båda föll samtidigt? Boken var mycket tyngre och större men de föll samtidigt.
24
När gruppen ska ställa en hypotes är först Erika osäker på vad hon ska tro. Läraren stöttar genom att demonstrera med kulorna och Erika bestämmer sig för att tro att spelkulan når marken först. Läraren instruerar att gruppen ska prata med varandra gällande vad de tror och varför. Någon diskussion blir det dock inte men Elvira säger att hon tror att kulorna når marken samtidigt och engagerar sig genom att motivera sin hypotes med hjälp av tidigare erfaren-heter. Hon uppmuntrar gruppen till att minnas ett experiment de tidigare gjort och där det ena föremålet var tyngre än det andra men att de ändå nådde marken samtidigt. Hon får gruppen att fundera men någon vidare diskussion blir det inte. Elvira är den första av de båda gruppernas deltagare som ställer hypotesen att kulorna når marken samtidigt. I grupp ett var alla eniga om hypotesen att spelkulan når marken först då den är tyngre än pysselkulan. I grupp två skrev alla utom Elvira också ner hypotesen att spelkulan når marken först, däremot kommunicerade de inte varför så motiveringen saknades.
Efter att eleverna har ställt sina hypoteser är de är ivriga på att få genomföra experimentet men kommer överens om att Erika får börja. Hon klättrar upp på bordet där hon ska släppa de båda kulorna. Läraren kontrollerar att Erika håller kulorna i samma höjd medan de övriga gruppmedlemmarna observerar ståen-des. Erika släpper kulorna.
Emma – Spelkulan föll först. Elvira – Samtidigt!
Emma & Erika– Den stora först! (pekar på spelkulan) Elvira – Nej, samtidigt.
Läraren – Gör igen.
Likt Adam i grupp ett så uppmärksammar Elvira i grupp två att kulorna når marken samtidigt medan Emma och Erika uppmärksammar att spelkulan når marken först. Erik säger ingenting, kanske beror det på att han, likt Anna i grupp ett kan ha haft svårt att uppmärksamma vad som hände? Gruppen är oense om resultatet och läraren uppmuntrar dem till att göra experimentet en gång till.
Erik klättrar upp på bordet för att släppa kulorna medan de andra i gruppen observerar sittandes på golvet. Erik släpper kulorna.
Elvira – Samtidigt.
Emma & Erika – Nej, den först (Pekar på spelkulan) Erika – Den stora studsade. (pekar på spelkulan) Elvira – Ja, men det räknas inte.
25
Läraren – Det är när de landar. Elvira – Ja, och det är samtidigt.
Gruppen fortsätter att vara oense då Elvira står fast vid att kulorna når marken samtidigt och Emma och Erika står fast vid att spelkulan når marken först. En detalj som uppmärksammas av Erika är att spelkulan studsar när den når golvet vilket skulle kunna vara en bidragande faktor till att resultatet blir svårtolkat. Erik är tyst, kanske är resultatet för osäkert?
Gruppen fortsätter att genomföra experimentet och denna gång klättrar Emma upp på bordet för att släppa kulorna medan de andra i gruppen observerar sit-tandes på golvet. Emma släpper kulorna.
Erika – Det är den stora först.
Emma – Ja det är den här först (Visar spelkulan som hon håller i). Läraren – Är det den tyngre först?
Emma & Erika – Ja Elvira – Nej!
Läraren – Prova igen om ni inte är överens.
Gruppen har fortfarande skilda meningar om vilken kula som når marken först och läraren uppmanar återigen gruppen att testa experimentet igen.
Elvira klättrat upp på bordet och släpper sex kulor, 3 spelkulor och 3 pyssel-kulor samtidigt medan de andra i gruppen observerar ståendes.
Erik – Fortfarande de tunga. Elvira – Fortfarande samtidigt.
Nu verkar Erik vara säker på det han uppmärksammat under försöken och går på samma linje som Emma och Erika, att spelkulan når marken först. Elvira står fast vid att kulorna når marken samtidigt. Emma och Erika är här tysta, kanske för att de vet att de inte kommer att bli helt ense i gruppen?
Gruppen samlas vid bordet för att skriva/rita sitt resultat. Läraren – Vad händer? Vilken kula når marken först?
Erika & Emma – Den största. Elvira – Samtidigt.
Läraren säger till alla i gruppen att var och en skriva det de tror. Läraren – Blev resultatet de ni trodde?
26
Elvira – Men man kan inte göra likadant som han…, vi kan inte gå efter vad han... för att vi hade inte lika stor, vi hade olika... alltså han hade olika storlekar.
Läraren – Galileo menar du?
Elvira – Aa, men vi hade olika tunga bara, så det går inte. Läraren – Aa, vi får se. Men blev resultatet som ni trodde då? Erika – Ja, det blev exakt som jag trodde.
Läraren – Då skriver du det.
Läraren ber eleverna diskutera varför resultatet blev som det blev. Erika – Men jag vet inte.
Emma – För att den lätta kulan, den är bara bomull, den här (visar upp pysselkulan) är ju typ bara bomull och den här (visar upp spelkulan) är ju glas. Det gör att tyngdkraften på den här, på den lätta åker långsammare än vad den här. För att den här (pysselkulan) är inte någonting jättetungt i. Den här (spelkulan) är tyngre än den här (pysselkulan). Elvira – Men man måste tänka på luftbromsningen. För att båda bromsas in lika mycket och båda dras lika mycket. Det spelar ingen roll hur tungt det än är, så är det hur mycket luften bromsar in föremålet och hur mycket massa. Det spelar ingen roll hur tungt det är, föremålet faller hur man än gör. Lika mycket.
Emma – Kolla här Elvira (hon släpper spelkulan och pysselkulan på bordet) och säger den här slår ner först och pekar visar spelkulan.
Elvira – Samtidigt. Emma & Erika – Nej.
Erik bygger en ”våg” av två suddgummin där han lägger spelkulan i ena änden och pys-selkulan i den andra för att visa att spelkulan är tyngst. Spelkulan väger ner vågen och rullar iväg.
Erik – Det är den! Den (han pekar på pysselkulan) står bara stilla och den (han pekar på spelkulan) rullar iväg.
När gruppen ska anteckna resultatet är de väldigt engagerade i att försöka mo-tivera vad som hände och varför. Emma som ställde hypotesen att spelkulan skulle nå marken först står fast vid att resultatet blev just så och motiverar att det beror på tyngden. Vidare kopplar hon kulornas tyngd till begreppet tyngd-kraft och får med sig både Erik och i Erika i sitt tankesätt. Elvira håller däremot inte med gruppen och motiverar sin hypotes och det uppfattade resultatet med att kulorna når marken samtidigt genom att redogöra för både tyngdkraft och luftmotstånd. Elvira visar på ett imponerande sätt att hon har förstått att tyngd-kraften handlar om en kraft som drar föremål mot marken oavsett vad de väger och att luftmotståndet bromsar in föremålen. Hon lyckas dock inte få med sig sina gruppmedlemmar i tänket och både Emma och Erik försöker istället över-tala Elvira om att det är spelkulan som når marken först eftersom den är tyngst.
27
Erik bygger en våg för att demonstrera varför det är spelkulan som når marken först. Jag kan förstå att barn i denna åldersgrupp har en föreställning om att tyngre föremål faller snabbare och framförallt när en balansvåg kan få det att se ut just så. Jämför man resultatet av grupp ett och två blir det tydligt att ma-joriteten av eleverna i de båda grupperna har uppfattningen att tyngre föremål faller snabbare och att det beror på tyngden som några av dem kopplar till be-greppet tyngdkraft.
Grupp 1 station 2
Läraren – Vilket papper når marken först? Bollen eller brevet? Eller tror du att de når marken samtidigt? Prata med din grupp om vilket papper du tror når marken först och förklara varför du tror så. Skriv eller rita din hypotes.
Alexander – Bollen.