NATURVETENSKAP, MATEMATIK OCH SAMHÄLLE
Examensarbete i kemididaktik
15 högskolepoäng, avancerad nivå
Hur upplever gymnasieelever digitala
simuleringar under kemilektionen
How do upper high school students experience digital
simulations during the chemistry lesson
Wiaam Badn
Kompletterande pedagogisk utbildning 90 hp Examinator: Mats Lundström
Ämneslärare gymnasienivå Handledare: Helen Hasslöf
Förord
Denna utbildning som nu avslutas med examensarbetet har varit en utvecklande resa för mig på många plan. Även om jag inte hade tänkt bli lärare från ungdomen, finner jag mitt nya yrke högt stimulerande. Tack till alla elever jag har mött under min praktik och arbete, er kärlek och tillit har stöttat och gett mig kraften att fortsätta.
Jag tackar dig min handledare Helen Hasslöf för dina goda råd och konstruktiva kritik under arbetets gång, utan din guidning hade inte detta arbete varit skrivit idag. Vill även tacka mina kurskamrater för alla diskussioner och härliga pratstunder, ni har varit ljuskällan bland djupa mörker, speciellt i början av utbildningen, när jag som kemist och medicinare började drunkna ner i Aspelinboken. Stort tack till alla elever som har ställt upp på intervjuerna och bidragit till existensen av detta arbete. Till slut vill jag tacka och be om förlåtelse till min älskade femårige son som stod ut med mig under denna stressande period.
Helsingborg, Mars 2019 Wiaam Badn
Sammanfattning
I relation till den ökade digitaliseringen av samhället och verktygen för undervisning finns det relativt lite information om användning av simuleringar i svenska gymnasieskolor. Därför syftar denna studie till att undersöka hur gymnasieelever i årskurs 1 använder och utvärderar digitala simuleringar i kemiundervisningen. Genom ett webbaserat enkätformulär ställdes generella frågor kring elevernas användning av digitala läromedel. Resultaten visade att majoriteten av gymnasieeleverna i denna klass använde den analoga boken men kände till digitala simuleringar. Enkätundersökningen efterföljdes med gruppintervjuer för att ta reda på: a. hur eleverna upplevde utövandet av den digitala simuleringen som tilldelades under kemilektionen, b. ifall simuleringen kunde påverka förståelsen av kemiska begreppet mättnad och c. vilka för- och nackdelar eleverna kunde identifiera.
Resultat visade också att majoriteten av eleverna upplevde utövandet av simuleringen positivt. Den positiva upplevelsen var kopplad till att simuleringen var lättbegriplig med möjligheten att lätt kunna göra om momenten. Vidare förklarade eleverna att enkla strukturen, smidigheten samt tidsbesparingen var andra fördelaktiga faktorer. Till nackdelarna identifierades problematik med att få exakta mått samt att simuleringen upplevdes begränsad. Eleverna önskade fler utmaningar med ökad svårighetsgrad. När det gäller begreppsförståelse urskildes två grupper i denna klass, varav den ena fann att användningen av simuleringen underlättade förståelse av begreppet mättnad, medan den andra gruppen inte kopplade förändringar i simuleringen och tyckte att skärmen bara ändrade färg. Vidare lyftes fram överdimensionering av digitala läromedel som orsakat tydlig trötthet på skärmen och i samband med det skulle simuleringar enbart komplettera undervisningen och aldrig ersätta laborationerna. Slutligen visade studien tydligt att, även om simuleringen är digital, används den bäst i lärarens närvaro.
Nyckelord: Gymnasieelever, kemiundervisning, digitala simuleringar, lättbegriplig, utmaning, begränsning, begreppsförståelse, trötthet på skärmen och lärarens närvaro.
1 Inledning 5
1.1 Avgränsning 5
1.2 Syfte och frågeställningar 5
2 Teori och bakgrund 7
2.1 Bakgrund 7 2.2 Teoretiskt perspektiv 8 3 Tidigare forskning 9 3.1 Effekter på undervisningen 9 3.2 Effekter på Kemiundervisningen 13 4 Metod 13
4.1 Urval och avgränsningar 13
4.2 Genomförande 14
4.3 Dataanalys 15
4.4 Forskningsetik 16
5 Resultat och analys 17
5.1 Enkätundersökning: Elevers användning av digitala läromedel 17
5.1.1 Eleverna använder främst den analoga läroboken 17
5.1.2 Majoriteten av eleverna upplevde simuleringen positivt 18
5.2 Gruppintervjuer: faktorer som påverkar elevers upplevelse av simuleringar 18
5.2.1 Elevers upplevelse av simulering som verktyg 19
5.2.1.1 Förståelse 19
5.2.1.2 Begränsningar 20
5.2.1.3 Framtida användning 21
5.2.2 Simulering vs laboration (In real life IRL) 22
5.2.2.1 Fördelar simulering vs laboration (IRL) 22
5.2.2.2 Nackdelar simulering vs laboration (IRL) 23
5.2.3 Simulering och begreppsförståelse 24
5.2.3.1 Positiva faktorer för begreppsförståelse 24
5.2.3.2 Svårigheter för begreppsförståelse
6 Slutsats och diskussion 26
6.1 Elevers användning av digitala läromedel 26 6.2 Faktorer som påverkar elevers upplevelse av simuleringen 27 6.3 Effektiviteten handlade om balans mellan tydlighet och utmaningar 27 6.4 Simuleringar hade tudelad effekt på begreppsförståelse 29 6.5 Läraren närvaro är avgörande för simuleringsanvändning 30
7 Metodvärdering 31
8 Betydelse för praktiken 31
9 Referenser 32
10 Bilagor 36
10.1 Bilaga 1 Enkätfrågor 36
10.2 Bilaga 2 Medgivande brev 39
10.3 Bilaga 3 Simulerings instruktioner och uppgift 40
10.4 Bilaga 4 intervjuguide 42
10.5 Bilaga 5 Exempel på följdfrågor för att tydliggöra begreppsförståelse 43 10.6 Bilaga 6 Exempel på hur analysarbetet har gått till 44
Inledning
I och med regeringens satsning på digitaliseringen har styrdokument och läroplaner reviderats i början av 2017. Syftet är att öka den digitala kompetensen hos både lärare och elever (Skolverket, 2018). I ett tidigare arbete under min utbildning, gjorde jag en litteraturstudie om vilka effekter digitaliseringen har på elevers motivation. Därifrån väcktes frågan gällande hur digitala läromedel, i synnerhet simuleringar, påverkar elevers lärande i ämnet kemi, vilket studeras i detta examensarbete.
Trots dessa stora insatser på digital kompetens i skolan är effekten av digitala läromedel på lärandet numera kontroversiell, och man började ifrågasätta digitaliserings verkliga nytta (Bergfors, 2018). Även om Sveriges skolor anses tillhöra några av de mest digitaliserade skolorna i världen (The Local Se, 2018), hittade jag få studier som belyser hur digitala läromedel används i kemiklassrummen i svenska gymnasieskolor. Därför finns det i nuläget ett stort behov av att evaluera effekten av digitala simuleringar i svenska kemiklassrum.
1.1. Avgränsning
Det finns ett rikt utbud av digitala läromedel som används i den svenska skolan (Lundberg & Widén, 2017), dock används majoriteten av dessa för demonstration (Lundberg & Widén, 2017) och informationsinhämtning (Blomberg, 2016). Inom tidsramen för examenarbetet har jag valt att fokusera på hur elever uppfattar simuleringar. Avgränsningen till simuleringar har baserats på att kemilärarna upplever simuleringar vara värdefulla digitala läromedel att användas i klassrummet (Lundberg & Widén, 2017). Vidare har avgränsningen även grundats på simuleringars positiva effekter på lärandet i kemi (Rutten, et. al., 2012, Plass, et al., 2012), vilket gör det intressant att undersöka vidare.
1.2. Syfte och frågeställningar
Med hänsyn till positiva effekter som rapporteras om digitala simuleringar finner jag, som blivande kemilärare, starka belägg för användning av dem i min undervisning. Parallellt finns det begränsad kunskap om hur digitala läromedel upplevs och diskuteras av eleverna på gymnasienivå. Syftet med denna studie är därför att öka kunskapen om hur dessa
läromedel används och upplevs av gymnasieeleverna under kemilektioner. Specifikt vill denna studie undersöka:
• Hur upplever gymnasieelever i årskurs 1 att arbeta med en digital simulering i kemi?
• Hur kan den digitala simuleringen påverka elevers förståelse av kemiska begreppet mättnad?
• Vilka för- och nackdelar identifierar gymnasieelever vid tillämpning av en digital simulering i kemiundervisningen?
2. Teori och Bakgrund
I detta kapitel presenteras relevant bakgrund som stödjer studiens frågeställningar samt det teoretiska perspektivet som kommer att användas för att analysera studiens resultat.
2.1. Bakgrund
Under senaste decennierna har intresset för kemi hos gymnasieelever sjunkit (Broman, 2015). Orsakerna tycks vara att ämnet upplevs svårt och abstrakt och att eleverna är mindre motiverade (Blomberg, 2016). Huruvida lärares undervisning i kombination med lämpliga läromedel kan underlätta förståelsen av ämnets innehåll och stimulera intresset, återstår att svara på.
Vid planering av undervisningen reflekterar läraren över vilka läromedel och resurser hen ska välja för att förankra kunskap. Eftersom läromedlets uppgift är att introducera relevant information/process för elevgruppen i fråga så bör den uppfylla olika kriterier, såsom nivå, språk, utmaning…osv. Variationen av läromedel/resurser har expanderat i och med digitaliseringen (Lundberg & Widén, 2017). Eftersom ökningen har skett i snabb takt, finns det fortfarande kunskapsluckor om hur läromedlen fungerar och hur de bör kombineras med övriga didaktiska val läraren gör i sin undervisning. Därför är en djupare förståelse om hur digitala läromedel påverkar elevers lärande och upplevelse i olika lärosituationer är av högt intresse.
Ämnet kemi är gestaltat av teoretiska resonemang och dess ämnesspecifika begrepp försvårar förståelsen (Hernwall, 2012). Dessutom förklarar Hernwall att naturvetenskapliga begreppen kan lätt förväxlas med termer i vardagslivet, vilket kan upplevas förvirrande och leda till minskat intresse för ämnet (Blomberg, 2016). En lustfylld och kreativ presentation med hjälp av multimodala läromedel som simuleringar skulle kunna underlätta förståelsen av kemins vetenskapliga begrepp (Magnusson, 2016) och ge eleverna ett lärorikt och varierat lärande under kemiundervisningen (Eklöf, 2017). Variationen av träningsmoment tycks främja lärandeförmågan (Skolinspektionen, 2010). Simuleringar är ett bra läromedel då eleverna får tillfällen att träna in kemiska begrepp på ett varierat och interaktivt sätt (Rutten et al., 2012).
Förutom begreppen kan laborationerna upplevas som komplexa att utföra och kräver mycket tid och insats av både läraren och eleverna. Simuleringar skulle kunna användas som komplement till laborationerna, med förhoppning att stimulera elevernas förståelse och därmed effektivisera utförandet av laborationerna. Enligt en studie av Sarabando et al. (2014) visade digitala simuleringar kunna ha en positiv effekt vid lärandet kemiska
koncepten massa och vikt. Han menade att effekten var beroende på hur läraren hade anslutit den digitala resursen i lärandesituationen (Sarabando et al., 2014). Simuleringar representerar ett alternativ som erbjuder, förutom den visuella förklaringen av grundtanken, även interaktiv växelverkan av kemiska koncept (Rutten, 2012, Sarabando et al., 2014).
Å andra sidan ökar antalet rapporter, som påvisade negativa inslag i samband med ökad användning av datorer och mobiltelefoner i klassrummen. Distraktioner är bland de största problemen (Grönlund, 2014) och framförallt hur digitala medier påverkar hjärnan (Hansen, 2017, Svenska Dagbladet, 2018). Det är därför av intresse att utvärdera elevers upplevelser vid användning av digitala läromedel under kemilektionen, för att undersöka dessa negativa intryck.
2.2. Teoretiskt perspektiv
Vygotskijs sociokulturella teori bygger på att lärandet sker i samspel, en interaktion mellan samhället och institutionen, mellan elever och läraren samt, mellan eleverna sinsemellan (Forsell, 2011. I det digitaliserade samhället, sker detta även mellan eleven och det digitala läromedlet. Viktigt att notera att användningen av digitala läromedel inte per automatik leder till förbättrat lärande, utan det är hur dessa utnyttjas och kombineras av läraren (Rutten., et al, 2012, Plass et al., 2012, Sarabando et al, 2014) samt hur väl är dessa anpassade till undervisningssituationen. Studiens huvudfråga är hur eleverna beskriver sina upplevelser och erfarenheter av en digital simulering under en lärsituation.
En lärsituation kan vara en kombination av en simulering som efterföljes av (IRL)laborationen. Simuleringen skulle kunna fungera som en approprieringsprocess, där eleven får bekanta sig med olika redskap, både fysiska och intellektuella (simuleringens verktyg), för att hämta ny kunskap. I simuleringen används både ämnesspecifika begrepp, vilket utgör det intellektuella språket, och assimilerade verktyg som fysiska redskap. I simuleringar används både bild och ljud, redskap som kan underlätta lärandet. Simuleringar erbjuder upprepning av momenten vilket visat sig betydelsefullt för lärandet (Rutten et al., 2012) och därför skulle förberedandet för nästa moment, i form av (IRL) laborationen kunna underlättas. Den närmaste utvecklingszonen beskrivs vara en
3. Tidigare forskning
En översiktsartikel (Hylén, 2013) beskriver att användningen av digitala läromedel, i åldrarna 11–14, främst handlade om informationssökning (36%) och endast få (5%) av eleverna hade använt simuleringar. I språk och samhällsorienterande ämnen används digitala läromedel i större utsträckning jämfört med naturorienterande (NO) ämnen (Blomberg, 2016). Inom kemiundervisning i Sveriges gymnasieskolor, har användningen av digitala läromedel ökat på senare år och 63-66 % av lärarna använde främst Youtube filmer och Ehinger flippade klassrum (Ehinger.nu, u.å.). Även om det har ökat, så används simuleringar av en tredjedel av lärarna i kemiundervisningen (Lundberg & Widén, 2017). Orsakerna till det relativt låga antal lärare som använder simuleringar verkar handla främst om att lärare behöver kompetensutveckling inom digitala läromedel och i synnerhet i simuleringar (Isgren, 2016, Gudmundsdottir & Hatlevik, 2018).
3.1. Effekter på undervisningen
Ett antal studier pekar på att digitala läromedel ökar intresset för stoffet hos eleverna (Blomberg, 2016). Broman (2011) menar att lärarcentrerade metoder som genomsyrat undervisningen i kemi kan ha påverkat den lägre motivationen hos eleverna (Broman, 2015). Elevcentrerade läromedel, som simuleringar, har visat sig betinga ett aktivt engagemang i lärandeprocessen jämfört med traditionella lärandet, och skulle därför kunna öka intresset i ämnet (Olakanmi, 2015, Ozmen, 2009). Elevers ökade engagemang och delaktighet ökar deras förståelse och därmed prestation (Rutten et al., 2012, Hugo, 2011). I en studie där sjuksköterskeelever varit delaktiga och fått producera egna Youtube filmer, presterade dessa elever bättre i test än övriga elever (Lichter, 2012). Genom att utreda hur eleverna upplever och använder sig av ett läromedel och tillåta de utvärdera läromedlet framträder deras perspektiv i lärandeprocessen. Därför ämnar jag i denna studie tillåta eleven vara aktiv och bedöma läromedlet, genom att dels beskriva sin upplevelse och dels genom att identifiera för- och nackdelar på olika nivåer av simuleringen. På så sätt omväxlas ansvaret mellan lärare och elever och lärandet frodas menar Hugo (2011).
Förutom de pedagogiska aspekter, nämnda ovan, anser forskare att lärare skall passa på att presentera stoff på ett sätt som lockar elever (Honey & Hilton 201). Då det digitala inslaget är starkt i elevers vardag, skulle digitala läromedel locka eleverna till lärande.
Användning av simuleringar ger, förutom aktiv involvering under lärsituationen, en variation från den traditionella undervisningen (Linikko, 2010), vilket ökar intresse och lärandeförmågan (Blomberg, 2016). Tanken med simuleringar är att iscensätta lärandet i en kontrollerad lärmiljö där eleverna får växelverka med det avancerade naturvetenskapliga konceptet i en förenklad version (Rutten et al., 2012). Den ger eleverna möjligheten att modifiera variabler och kunna se konsekvenser nästan som i IRL (in real life) laborationen (Lateff, 2010). På så sätt kan eleverna i lugn och ro prova sig fram i denna kontrollerade och interaktiva miljö, utan att stressa för tiden eller andra förändringar som annars uppstår under (IRL) laborationen (Rutten et al., 2012). Ytterligare har man sett att digitala läromedel kunde förbättra förmågan till problemlösning och ökade det komplexa resonemanget (Small et. al., 2009). Det kan ha gynnsamma krafter på lärandet, speciellt i ämnen som kemi.
Digitala läromedel verkar vara framtiden, men hänsyn behöver beaktas till de negativa effekter digitaliseringen har på hjärnan (Hansen, 2017, Kvarnlöf, 2018). Studier visar att ständig internetkoppling under lektionstiden tenderarar att försämra skolprestationen, då eleverna verkar tappar koncentrationen och menar att distraktioner som internet bjuder på är för stora (Nordström & Lundin, 2014). Vidare visade en ny rapport positiva effekter i samband med förbjudning av digitala verktyg i klassrummen, som resulterade i bättre provresultat (Carter, Greenberg & Walker, 2016). Därför, en bra planering om hur digitala läromedel skall användas i klassrummet verkar vara avgörande för hur vidare lärandet främjas eller inhiberas.
3.2. Effekter på kemiundervisningen
En ny studie visar att digitala läromedel har blivit allt vanligare under kemilektioner (Lundberg & Widén, 2017). Majoriteten av lärarna använder sig av Youtube filmer och flippade klassrum (Lundberg & Widén, 2017). Ackumulerad forskning visar på en mängd positiva effekter vid användningen av digitala läromedel under kemilektionen (Stieff & Wilensky, 2003, Ozmen et al., 2009, Rutten et al., 2012, Plass et al., 2012) och att kombinationen av digitala resurser med traditionell undervisning kan främja lärandet inom No-ämnen (Ersen, 2009). Rutten et al. (2012) fann i sin studie att simuleringar
simuleringar gav bättre förmåga att överföra kunskap i nya sammanhang. Ozmen et al. (2009) presenterade i sin studie att digitala animeringar förändrade gymnasieelevers uppfattning av kemiska bindningar, genom att förbättra den konceptuella förståelsen. I Ruttens meta-studie, innefattande 51 artiklar, avgränsades urvalet till studier som uppfyllde följande kriterier: a. inbegrep en datorsimulering* eller en interaktiv lärmiljö, b. tillhörde tidskrifter registrerade på ISI** web of Knowledge databasen, c. behandlade naturvetenskap, fysik, kemi, biologi och matematik inklusive STEM***, d. behandlar elever i åldrarna 12-20 år. Artiklarna utvärderades både kvalitativt via fyra kategorier, men även kvantitativt där Cohens-d**** effektstorlek beräknades. Jag fokuserade på kategorin gällande effekten av simuleringar på traditionell undervisning. Resultaten i denna kategori visar att simuleringar främjade traditionell undervisning och fungerade som ett tillägg; som ett visualiseringsverktyg eller som en övning inför laborationer. Vidare förbättrade simuleringar läranderesultat, med effektstorlekar upp till 1,54 främst genom att underlätta elevernas begreppsförståelse.
I Ruttens kvalitativa del av studien, fann de att simuleringar hade positiva effekter på upplevelsen; eleverna kände sig mer nöjda och integrerade (Rutten et al., 2012). Liknande upplevelser konkluderades av Cia et al, (2014) som i sin studie visade på en positiv attityd hos mellanstadieelever när de utförde en så kallad Augmented Reality (AR) simulering; 3D avspegling av en process. Även här handlade den positiva upplevelsen om ökat engagemang. Vidare, jämförde Wang et al (2014) effekten av AR simuleringar med traditionella 2D simuleringar, på universitetsstudenters lärande, och fann att båda simuleringstyperna ökade samarbetet och tolkningen av resultat. Dock, konstaterade han att AR simuleringar i hög grad ökade studenters engagemang. De sistnämnda studierna fokuserade på elevunderlag som markant skiljer sig från den nuvarande studiens, vad gäller förkunskaper och laborativ vana för att nämna några. Däremot undersökte Olakanmi (2015) i sin studie gymnasieelevers upplevelse av en traditionell simulering. Även i Olakanmis studie fann de att den positiva upplevelsen hos eleverna var kopplad till ökat engagemang, som i sin tur berodde på att simuleringen gav möjligheten att kunna välja, organisera och integrera med kemiska koncept.
*En simulering definieras som ett program som omfattar en modell av ett system (naturligt eller konstgjort, t ex en utrustning) eller en process, min tolkning av ursprungliga definitionen i artikeln från de Jong & Van Joolingen (1998) i Rutten et al., 2012. **ISI: The Institute for Scientific Information. ***STEM: Science, Technology, engineering and mathematics (wikipedia) ****Cohens’d: är en effektstorlek som används för att tydliggöra effekten av en åtgärd/behandling. Den beräknas genom att ta skillnader mellan två medelvärden i relation till deras standardavvikelse, och används vanligtvis vid meta-analyser; d = M1-M2/SD-polade. Ett värde på 0,2 anger låg effekt, på 0,5 medelhög effekt och på 0,8 hög effekt. (psykologiguiden.se)
Även om Olakanmis studie undersökte relevant elevunderlag och erhöll intressant resultat, så får man ta i beräkning att studien är utförd i Nigeria och det kan finnas skillnader på elevers förkunskaper, läroplaner, vana att använda digitala läromedel etc. Dessa faktorer kan ha påverkat elevers upplevelse av simuleringen. Eftersom jag är blivande gymnasielärare i kemi, vill jag i nuvarande studie fokusera på gymnasieelever och på typer av simuleringar som både håller kvalité och är lättillgängliga på nätet samt passar min digitala kompetens. Därför finner jag i nuläget behov av flera studier som kvalitativt utvärderar effekten av 2D simuleringar och framförallt fokuserar på gymnasieelevers upplevelse vid tillämpning av dessa i kemilektionen.
4.Metod
4.1. Urval och avgränsningar
Tidigare studier visar att elever har fått lägre intresse för ämnet kemi (Broman, 2015) och elever från teknikprogrammet tycks vara ännu mindre motiverade att läsa kemi (intern kommunikation). Variation av läromedel i en klass med lägre motiverade elever kan vara nyttig, och har visat sig väcka intresse hos elever (Blomgren, 2016).
En teknikklass (27 elever) i en skola i södra Sverige deltog i studien, och valet av denna klass berodde på att de läste kemi och att jag hade tillgång till denna klass under studiens gång.
En enkätundersökning (bilaga 1) gjordes för att få en generell bild av elevers erfarenheter av digitala läromedel, samt deras spontana upplevelse av den specifika simuleringen de fick utföra under lektionen (bilaga 3). Därefter valdes tre grupper med fem elever per grupp för gruppintervjuer. Avgränsningen till tre grupper berodde på tiden vi hade tillgänglig, en lektion på 90 minuter, för att genomföra gruppintervjuerna. Utsagorna från gruppintervjuerna utgör det empiriska underlaget för de kvalitativa data som studien bygger på. Valet av gruppintervju grundades på tanken att elever känner sig mera bekväma i en grupp och inte lika utsatta i intervjusituationen för intervjuarens frågor (Bryman, 2018). Förutom det kvalitativa bakomliggande tanken till gruppintervju, så har metod och empiriinsamling valts med tanke på studiens omfång (tio veckor). Men även med tanke på den sociokulturella teoriramen, där samspel mellan gruppdeltagarna är betydelsefull för att studera meningsskapande (Forsell, 2011). Det vill säga hur eleverna i en grupp (social kontext) utvärderar sin användning kommer till uttryck genom gruppens utbyte av upplevelser.
Det finns många olika digitala läromedel som används av lärare i och utanför kemiklassrummen (Lundberg & Widén, 2017). Avgränsningen till simuleringar beror dels på dess fördelaktiga interaktiva effekter på lärandet enligt Sveriges gymnasielärare (Lundberg & Widén, 2017). Avgränsningen beror också på tillgången till en mängd välanpassade simuleringar för olika kemiska koncept genererade via Physics Education Technology Project (PhEt) websidan (PhET u.å., Perkins et al., 2006). Den valda simuleringen (bilaga 3) passade till lektionens ändamål för att den var enkel och presenterade begreppen koncentration/mättnad på smidigt och lekfullt sätt. Vidare avgränsades valet till denna simulering på grund av den relativt korta tiden det tar att genomföra den. Det beräknades ta ca 15 minuter för eleverna att orientera sig genom den
för att senare kunna lösa följdfrågor. Även om den var på engelska så övervägdes användningen av just denna, då det inte fanns mycket text i simuleringen och läraren kompletterade den med adekvata instruktioner.
4.2. Genomförande
Studien började med att eleverna fick genomföra en simulering med två tillhörande uppgifter (bilaga 3) under lektionstid. Kortfattat handlade simuleringen om att framställa en lösning utifrån antingen fasta ämnen eller lösningar (i simuleringen fanns en tabell där elever fick välja olika ämnen). Eleverna fick blanda och räkna ut hur stor massa de behövde tillsätta för att uppnå en bestämd koncentration. Därefter fick de resonera kring en angiven koncentration (mättnads-koncentration).
Efter att ha utfört simuleringen fick alla eleverna deltaga i en webbaserad enkätundersökning under lektionen, se bilaga 1. Enkätfrågorna konstruerades med syftet att ta reda på elevernas generella erfarenhet av digitala läromedel och i synnerhet med tanke på den simulering de utförde. Denna följdes av gruppintervjuer ca en vecka efter genomförd simulering. En lektion avsattes för gruppintervjuer där totalt tre grupper intervjuades. Grupperna med 5 elever/grupp (grupp 1: elev# 1-5, grupp 2: elev# 6-10 och grupp 3: elev# 11-15) delades in baserat på deras enkätsvar, det vill säga hur eleverna upplevde simuleringen (se figur 1a under resultatdelen). Varje grupp bestod av fem elever och innefattade en flicka (fyra stycken i hela klassen) och en blandning av elever baserat på deras upplevelse av simuleringen, det vill säga elever som upplevde simuleringen ”inte givande” till ”utmärkt”. Eftersom det bara fanns tre elever som upplevde simuleringen ”inte givande”, delades dessa med en elev/grupp och på så sätt inkluderades alla upplevelser i varje grupp.
Semistrukturerade gruppintervjuer användes för att ge eleverna möjlighet att beskriva sina upplevelser av simuleringen. Ett antal öppna frågor (bilaga 4) hade förberetts och ställdes i ca 25 minuter/grupp. Dessa frågor kompletterades med följdfrågor vid behov, t.ex. fråga 3: Tänkte ni på kemiska begrepp och teori i simuleringen? Med denna fråga syftade jag att undersöka elevers förståelse av de kemiska begreppen koncentration och mättnad, och kompletterades med följdfrågor som visas i bilaga 5.
4.3. Dataanalys
Det webbaserade Google formulärprogrammet genererade automatiskt cirkeldiagram som sammanfattade resultaten från enkätsvaren. Eftersom enkätens resultat visade att klassen hade låg användning av digitala läromedel exkluderades enkätfrågor som vidarebehandlade användning av digitala läromedel från resultaten. Jag fokuserade istället på två enkätfrågor; nämligen fråga 11 och fråga 14 (bilaga 1), vilka jag ansåg vara viktiga för studiens frågeställningar. Fråga 11 belyste elevernas tidigare kännedom av simuleringar och fråga 14 klarlade elevernas generella upplevelse av den genomförda simuleringen under lektionen.
Innehållsanalys användes som metod för att bearbeta det insamlade datamaterialet från gruppintervjuerna. Innehållsanalys passar till den här typen av studier, eftersom den bygger på att finna mönster och skillnader i datamaterialet (Bryman, 2018). Eftersom syftet med studien är att kunna beskriva och skildra hur simuleringar upplevs så utgår metoden från själva innehållet i empirin, där man observerar upplevelser och uttalanden så långt som möjligt.
Analysen började med att lyssna på intervjuerna ett antal gånger. Efteråt, transkriberades intervjuerna noggrant för att säkerställa att texten överensstämmer med ljudupptagningen. Materialet lästes igenom flera gånger för att få en uppfattning om innehållet i sin helhet, dock både ljud och text användes vid analysarbetet. Därefter granskades utsagorna för att hitta återkommande beskrivningar (se bilaga 6); vad handlar de om, vad är mer intressant i vissa utsagor, för att hitta samband i materialet. Sedan kategoriserades texten i nyckelord och koder gjordes. I nästa skede delades dessa in i underkategorier, huvudkategorier och teman enligt tabell 1.
Tema Faktorer som påverkar upplevelse av simuleringen
Kategori Förståelse
Underkategori Göra om Enkelheten
Koder från
återkommande vid fel bara börja om Lätt att förstå
beskrivningar kunde göra om Tydligt
lätt göra fel och göra om smidigt
Göra om bättre fick ut allt direkt
Kunde göra om det om man gjorde fel uträkningar inte långa Tabell 1. Illustrerar ett exempel på hur återkommande beskrivningar har tagits fram från utsagorna, varefter underkategorier och huvudkategorier selekterats från koderna.
Vid analysen framträdde tre övergripande teman; 1) hur simulering upplevs och mynnar i huvudkategorier a. förståelse, b. begränsningar, c. framtida användning. 2) utvärdering av simuleringens konstruktion med inriktning på för- och nackdelar jämfört med (IRL) laborationer. 3) simuleringens påverkan på begreppsförståelse. Utifrån dataanalysen presenteras frågeställningarnas mest relevanta resultat där representativa utsagor visas.
4.4. Forskningsetik
Hänsyn till vetenskapsrådets (VRs, u.å.) krav har tagits vid utförandet av denna studie; informationskravet, samtyckeskravet, konfidentiella kravet och nyttjandekravet. Eleverna har informerats både muntligt och skriftligt om studiens syfte och har även fått veta att de när som helst kunde hoppa av studien utan att behöva motivera varför. Eleverna har både i enkäten fått en paragraf för samtycke vid deltagandet samt fått skriftligt skriva på ett medgivande brev för sitt fria deltagande i gruppintervjuerna. Vidare har all data behandlats konfidentiellt så att ingen skulle kunna identifiera eleverna. Gruppintervjuer har hållits bara med ljudupptagning, för att ytterligare försäkra om att ingen går att identifiera och i den transkriberade texten har respondenterna fått siffror kopplade till sina utsagor. Alla deltagare informerades om att studiens resultat kommer att publiceras.
5. Resultat och analys
Under detta avsnitt kommer resultat från både en enkätundersökning samt intervjuer att presenteras. Vid dataanalysen urskildes tre huvudkategorier; den första omfattade vilka faktorer som påverkade elevers upplevelse av simuleringar som ett läromedel. I den andra kategorin presenteras elevernas identifierade för-/nackdelar med simuleringen. Eleverna lyfter fram användbara förslag om hur framtida simuleringar skall konstrueras. I den tredje kategorin träder fram hur simuleringen har påverkat begreppsförståelsen av begreppet mättnad. För att förtydliga kärnan i kategorierna kommer representativa elevcitat för den specifika kategorin att presenteras.
5.1. Enkätundersökning: Elevers användning av digitala
läromedel
För att kunna förstå vilka faktorer som påverkar elevers upplevelse av simuleringar införskaffades först en generell uppfattning om hur digitala läromedel används. Detta gjordes genom en enkätundersökning där totalt 27 elever deltog.
5.1.1. Eleverna använder främst den analoga läroboken
Trots ökad digitalisering de senaste 10 åren, visade enkätundersökningen att majoriteten av eleverna (77 %) använde den analoga läroboken som främsta läromedel i kemiundervisningen. Få elever (7,4 %) använde flippade klassrum* och endast en elev hade använt simuleringar tidigare i undervisningssammanhang (diagram. 1.a). Eftersom det var så få elever som använde digitala läromedel undersöktes ifall eleverna kände till simuleringar sedan tidigare (avser inte simuleringen som utfördes under lektionen). Trots den låga användningen av digitala läromedel visade enkätsvaren att majoriteten (77,7 %) av eleverna kände till simuleringar (diagram.1.b).
Diagram 1.a. Fördelning av elevernas användning av olika läromedel i kemiundervisningen (n=27).
Diagram 1.b. Andel av elever som varit bekanta med digitala simuleringar som svar på enkätfrågan: Är du bekant med digitala simuleringar?
5.1.2. Majoriteten av eleverna upplevde simuleringen positivt
I ett första steg att evaluera kategorin upplevelse av simuleringen ställdes frågan om eleverna upplevde den givande eller inte. Det visade sig att majoriteten av eleverna (55,5 %) upplevde simuleringen som användes under lektionen positivt (här inkluderas de som upplevde simuleringen givande till utmärkt) se diagram 2.
Diagram 2. Elevers upplevelse av simuleringen.
5.2. Gruppintervjuer: Faktorer som påverkar elevers
upplevelse av simuleringar
Förståelse utgör en huvudkategori till den positiva upplevelsen
Majoriteten hade en positiv upplevelse av simuleringen. För att få en större förståelse för de bakomliggande faktorer som bidragit till ökad förståelse och samtidigt undersöka varför resten av eleverna hade en annan upplevelse genomfördes gruppintervjuer.
5.2.1. Elevers upplevelse av simulering som verktyg
5.2.1.1. Förståelse
Vid analys av gruppintervjuerna trädde huvudkategorin förståelse fram. Majoriteten av eleverna förknippade den positiva upplevelsen med att det var lätt att förstå. En tydlig underkategori som framträder under förståelse handlade om att kunna göra om. Eleverna förklarade att förståelsen underlättades eftersom de i simuleringen lätt kunde gå tillbaka och göra om. Upprepandet av samma moment ökade förståelsen, samtidigt som de kunde göra om aktuella moment utan att behöva börja om från början. Detta illustreras i följande citat:
Elev#13 ”det var rätt praktiskt, man har lätt och göra fel och göra om och göra bättre typ”
Möjligheten att kunna testa fritt stimulerade elevers nyfikenhet, och att det inte fanns stora konsekvenser vid utförandet av visa moment, och man kunde lätt göra om när man gjorde fel.
Elev#6 ”man kan ju göra fel flera gånger och det gav inga konsekvenser, man behövde inte göra om hela laborationen bara för det”
En klar underkategori som ökade förståelsen var enkelheten i simuleringen som vilade på dess tydliga upplägg, korta uträkningar och den snabba feedbacken. När eleverna fick svara på vad de menade, förklarade de att enkelheten handlade om exaktheten och att det inte krävdes långa uträkningar. Detta framgår av följande citat:
Elev#4 ”det var väldigt tydligt och lättförståeligt”
Elev#2 ”Man fick ut allt direkt och exakta mått”
Elev#5 ”Räkningar var specifika, man behövde inte ens räkna ut massor räkningar”
Den tredje underkategorin som eleverna nämnde har främjat deras förståelse är
kunskapsnivån. Här hittades flera undergrupper som varierade mellan de som upplevde
den för lätt till de som ansåg den välanpassad, och den förstnämnda underkategorin, menade på att lite svårare nivå hade höjt deras engagemang.
Elev#6 ”kunskapsnivån ganska anpassad men lite för lätt för oss”
Förutom att kunskapsnivån varit lätt, förklarade eleverna att deras vana vid användning av digitala prylar kan vara ytterligare en förklaring till att de kvickt kunnat orientera sig i simuleringen.
Elev#1 ”de flesta av oss är väl vana vid att använda program på dator, telefon och sånt, så att det gör att när vi väl få leka runt på en app så tar det inte lång tid för oss och fatta vad som hände”
5.2.1.2. Begränsningar
Trots att majoriteten hade en positiv upplevelse, var elevernas upplevelse tudelad, å ena sidan fann de fördelar med att simuleringen var enkel och å andra sidan var dom missnöjda med att den var för enkel och upplevde simuleringen tråkig under en längre tid. Den tråkiga upplevelsen mynnar i underkategorin begränsning. Eleverna ansåg att det hände för lite jämfört med en riktig laboration, vilket beskrivs tydligt i följande citat;
Elev#7”den var lite begränsande programmet, det var inte så mycket man kunde göra i den, jag själv skulle nog tycka att det vore roligare att göra det i verkligheten än att göra en simulation”
Elev#14”Alltså det hände så lite”
Begränsningen handlade om utmanings graden och eleverna tyckte att efter att ha ”lekt”
i några minuter tappade de intresset för simuleringen och efterfrågade större utmaningar. Helst borde flera moment inkluderas för att göra simuleringen mer utforskande, vilket framkommer tydligt i följande citat från olika respondenter;
Elev#4 ”man kan göra mer saker än bara lösa salt i vatten”
Elev#8 ”det hade varit bra om det skulle finnas andra möjligheter, typ testa flera grejer, för den var ganska begränsad”
Elev #10 ”den var ganska begränsat program när man bara kunde göra en vis sak”
av läromedel som simuleringar. Även om eleverna fann fördelar med simuleringar föredrog de mera praktiska aktiviteter, och menade att när de väl sett fram emot att laborera i ett ämne som kemi, så ska de åter igen sitta framför datorn, vilket tydligt framkommer i detta citat:
Elev#14”du sitter och tittar i en skärm hela dagen annars i skolan, sen när du väl ska göra något praktiskt som inte har skärmen till så ska du blanda in det också”
Elev#15” Man vill inte ersätta riktiga laborationer helt, men det hade varit kul och testa”
5.2.1.3. Framtida användning
Framtida användning av digitala simuleringar var kopplad till lärarens närvaro och krav
När frågan huruvida eleverna skulle använda simuleringar i framtiden visade de en positiv inställning, och många menade att det skulle vara både intressant och att de trodde att det är vad framtida undervisning kommer att bygga på.
Elev#2 ”jag är väl positiv till simuleringar det hade varit kul och fortsätta liksom”
Elev#1 ”det är framtiden”
Trots sina positiva upplevelser av simuleringen fanns inte en enda elev som hade tittat på den utanför skolan och inte ens utanför lektionen. Svaren från gruppintervjun pekade på att digitala läromedel används bäst i lärarens närvaro, en viktig underkategori som träder fram. Orsakerna som eleverna nämnde var kopplade till kraven från läraren, om läraren inte gav någon uppgift som var kopplad till simuleringen fanns det ingen anledning att titta på den igen enligt majoriteten av eleverna, och ett representativt svar på intervjufrågan; Har du testat simuleringen hemma?
Elev#8 ” Nej Vi fick ingen uppgift”
Eleverna menade att de hade tillräckligt med uppgifter i skolan och helst använde de läromedel enbart vid behov och instruktioner från läraren.
Elev#7 ”om vi inte knappt använde de i skolan så kanske vi är inte jätte intresserade av att lära oss en helt ny simulering. för att liksom de är
mer jobb, vi kanske inte jätte mycket jobb och göra men vi har ändå annat som vi behöver tänka på, och därför har man inte mycket tid, om man inte vill ha det som en hobby va”
5.2.2. Simulering vs laboration (In real life IRL)
I följande avsnitt undersöktes vilka för- och nackdelar som eleverna urskilde vid användningen av simuleringen. På fördelarnas sida urskildes kategorierna; smidighet och tidsupptag och alternativa möjligheter. På nackdelarnas sida identifierades kategorier; svårigheten att få exakta mått, säkerhetsbeaktning.
5.2.2.1. Fördelar simulering vs laboration (IRL)
Smidigheten och tidsupptaget hängde tätt ihop som underkategorier och fördelarna
relaterades i jämförelse med de (IRL) laborationerna. Eleverna förklarade att vid simuleringar gick utförandet snabbare eftersom man dels inte behövde plocka fram material och inte heller städa efter sig, vilket sparade mycket tid.
Elev#1”Det var jo smidigt för att allt gick att ändra hur man ville, ingen var sådär jobbigt problem som gjorde att man var tvungen att gå tillbaka 4 steg utan du kunde bara gå tillbaka och rätta om det du gjorde fel”
Elev#12”det var mycket lättare liksom än och göra en riktig laboration, för det tar jo hela lektionen, men det här kunde man göra bara sådär på 10 minuter kanske”
Vidare poängterade de även att sparandet av tiden också berodde på att man inte behövde börja om från början när man misslyckades vid ett visst moment. Här återkommer på samma sätt underkategorin göra om som en väsentlig fördel med simuleringen.
Elev#4 ”Om man har en vis tidsbegränsning eller så här, då är det ett smidigt sätt, det går snabbare och man behöver inte städa och plocka fram och så här, det går fortare och ha det i datorn”
de menar berättar de att sådant som inkluderar användning av t.ex. radioaktiva- eller explosiva ämnen, vilket framgår av följande citat:
Elev#14 ”Kanske med såna här farliga radioaktiva ämnen att man kan göra simuleringar av de som man inte kan göra egentligen annars” Elev#13 ”Laborationer som är svåra och utföra i klassrummet”
Bland de alternativa möjligheterna lyfter eleverna fram potentialen i simuleringen till ökat repetitionstillfälle på laborationen. Det beror på att de kan titta på den hemifrån (stoff man inte har förstått under lektionen/laborationen). De menade att via simuleringen får de tillgång till det laborativa momentet hemifrån:
Elev#6 ”man kan börja plugga såhär hemma också, så man inte behöver ha ett laboratorium hemma direkt”
Elev#7 ”om man pluggar på nåt svårt, och om man inte riktigt förstår, så kan det vara bra och ha en simulation och testa, hur det faktiskt är, vad händer om jag gör det här i verkligheten, inte riktigt i verkligheten men du förstår vad jag menar”
5.2.2.2. Nackdelar simulering vs laboration (IRL)
Majoriteten av eleverna lyfter fram nackdelen med svårigheten att få exakta mått. Eleverna efterfrågar svårare utmaningar och flera moment men samtidigt lyfter alla grupper fram att de helst ville fylla i en ruta med exakt önskad koncentration för att direkt kunna få ut exakta volymen man behövde för att räkna ut massan, vilket återspeglas i följande citat:
Elev#6 ”De flesta moment va ganska bra, man kunde kanske göra det lite mera exakt så man inte behöver pricka de här kornen annars tyckte jag att den var bra”
Elev#13 ”Det är nog liksom kunna vara lite mer exakt och istället för att mäta ut, liksom kunna skriva in en exakt siffra, och så mäter den ut åt en, då får man bort många felkällor”
I själva verket var detta det enda momentet i simuleringen som var utmanande och speglade det verkliga, fysiska situationen vid en spädning.
Den tredje underkategorin av nackdelarna identifierades som säkerhetsbeaktningen. Eleverna visade att uppfattningen för farliga ämnen undermineras vid användning av simuleringar, och förklarade att det berodde på att allt ligger på datorn och därför betraktades som ofarligt.
Elev#2 ”nej inte på simuleringen, det var jo på datorn så man tänkte liksom inte på säkerheten”
Elev#5 ”Man upplever inte det som i verkligheten, särskilt när man sysslar med farliga ämnen”
Eleverna nämnde att på sikt kunde detta ha en negativ inverkan på hur eleverna agerade vid (IRL) laborationer och att läraren, om hen nu skulle använda sig av simuleringar i större utsträckning, borde repetera säkerhetsföreskrifter med jämna mellanrum för att dessa inte ska glömmas bort;
Elev#7 ”ifall man bara använder simulationer och sen så efter typ ett halvt år så får kemiläraren gå genom säkerhetsföreskrifterna också då, men om man håller på med experiment med jämna mellanrum så kommer man ihåg väl säkerhetsföreskrifterna bra”
5.2.3. Simulering och begreppsförståelse
Syftet med denna studie var också att undersöka hur simuleringar påverkar förståelse av kemiska begrepp. Efter att ha undersökt elevernas attityd till simuleringen och funnit en blandning av positiva och negativa upplevelser, ville jag ytterligare undersöka hur simuleringen påverkade lärandet och vilken effekt, utövandet hade i att fördjupa förståelsen av begreppet mättnad. Därför ställdes under gruppintervjuerna djupare följdfrågor kring detta begrepp. Uppfattningen om begreppet mättnad varierade och två motsatta underkategorier i denna kategori träde fram.
5.2.3.1. Positiva faktorer för begreppsförståelse
I ena gruppen testade eleverna både fast och löst ämne och drog slutsatsen att löst ämne kunde inte leda till mättnad i lika hög grad som fast ämne gjorde. I denna grupp menade
Elev#1 ”det kanske man inte förstod, eller det förstod man inte innan vi började med simuleringen, men när vi gjorde simuleringen och testade runt lite så började man väl fatta här att det blir mättad” Elev#7 ”när det inte var mättad lösning så kunde man hälla i mera, och sen så slutade ”alkoholen” att hälla, man ville testa hur mycket man kunde hälla i, så det var då man förstod att det är ingen mening att hälla i så här mycket, för vi är så långt över den här. jag tror typ att man hade uppnått max, när man har uppnått en mättad lösning”
5.2.3.2. Svårigheter för begreppsförståelse
I denna underkategori fann eleverna svårigheter att förstå begreppet mättnad. Det fanns få elever som testade både fast och löst ämne för att uppnå efterfrågad koncentration. De märkte inga skillnader, eller rättare sagt förstod inte vad det innebar att använda löst respektive fast form av ämnet, vilket märks tydligt i följande citat:
Elev#5 ”då när vätskan stiger upp när man använder flytande ämnen, alltså ämnen som är lösta i flyttande lösningar istället för fasta ämnen, och när jag har testat med det flyttande ämnet då nivån stiger”
Lägg märke till att eleven ifråga observerade enbart vätskans nivå och funderade inte vidare på lösningens koncentration, och ifall denna påverkades mer eller mindre vid användning av ämnet i flytande form. Vidare när eleverna i denna gruppen fick beskriva sin förståelse av begreppet mättnad, efter att ha utfört simuleringen, så visade det sig att en del reflekterade inte alls över de kemiska förändringarna i lösningens koncentration, utan tyckte enbart att lösningen ändrade färg, och menade att det var en bra animering;
Elev#15 ”Alltså nej, jag tänkte bara att det blåa vattnet blir mindre liksom blått”
Elev#6 ”Det enda skillnad jag hittade är att det låg i botten så här. för mig var det inte mycket skillnad mellan fast ämne, jag vet inte”
6. Slutsats och diskussion
6.1. Elevers användning av digitala läromedel
I syftet att förstå hur en digital simulering upplevs och används av eleverna, undersöktes i vilken utsträckning digitala läromedel användes i klassen. Resultaten visade förvånansvärt få elever som använde digitala läromedel. Betydligt större andel förväntades nyttja digitala läromedel i denna grupp eftersom den består av elever som går teknikprogrammet och betraktas vara ”vana” att använda digitala läromedel eftersom både teknik och programmering är viktiga ämne i programmet. Eleverna själva poängterar sin vana vid användning av digitala medier (opublicerat resultat). Ifall resultaten avspeglar användningen av digitala läromedel för gymnasieelever i årskurs 1 skulle utökade studier som även inkluderar naturprogrammen kunna svara på.
Orsakerna till varför elever väljer att inte använda sig utav digitala läromedel kan vara olika, men en viktig aspekt att reflektera över är att eleverna inte föredrar något läromedel över det andra oavsett om dessa är digitala eller analoga, utan mycket beror på lärarens eftertanke av läromedlet (Malmqvist, 2018). Dessutom, kan orsakerna relateras till hur förtrogna eleverna känner sig med att använda den digitala resursen, och Yeung et al. (2012) fann att användningsfrekvens relaterar positivt till elevernas förtrogenhet med att använda den. Detta kan förklara utfallet i denna klass, med tanke på att endast en elev i hela klassen hade använt simuleringar tidigare i undervisningen (fig. 1a).
Den låga användningen av digitala läromedel i denna grupp skulle även kunna förklaras med hur skolkulturen med avseende på digitaliseringen förhåller sig (Blomgren, 2016), även om lärarens digitalkompetens påverkar elevers digitala användning (Isgren, 2016). Blomgren visar att i en digitaliserad skola är frekvensen av användning av vad som kan räknas till digitala läromedel betydligt större än i denna klass (Blomgren, 2016). Bland förklaringarna förefaller vara skolans erfarenhet av användning av digitala läromedel så som digitala läroböcker osv. Trots det stora digitala bruket i Blomgrens studier, så fann han även att användningen av datorn till No-ämnen vara relativt låg jämfört med andra ämnen (Blomgren, 2016). Lärarens digitala kompetens och ställning i att introducera sådana läromedel verkar vara avgörande faktorer (Agelii Genlott & Grönlund, 2016).
6.2. Faktorer som påverkar elevers upplevelse av
simuleringen
Studiens andra frågeställning syftade till att utreda faktorer som influerade elevers upplevelse av simuleringen. Trots att enbart en elev hade använt simuleringar förut, tyckte alla elever att den var lätt att utföra. När jag ställde frågan varför, så angav de att det berodde på att den var lätt att förstå. Enkelheten beskrivs som en viktig faktor för lyckat utövande av simuleringar (Rutten et al., 2012). Vidare förklarade eleverna att ökad förståelse i sin tur var kopplad till möjligheten att göra om. Lateef (2010) summerar att bland faktorer som utmärker simuleringar som ett läromedel är just möjligheten att göra om. Vidare listade hon faktorer som förmågan att ge snabb feedback är viktig för den positiva upplevelsen (Lateef, 2010), vilket var ytterligare en faktor som eleverna lyfte fram i nuvarande studie.
Själva simuleringen kan både ses som ett medierande redskap, varigenom den eleverna lär sig att bekanta sig med ett okänt fenomen för att tillslut behärska användningen. Simuleringen skulle även fungera som en approprieringsprocess, där möjlighet till repetition utökar kunskap. Vygotskij menar att det är via interaktion med omgivningen med och hjälp av medierande redskap som kunskap uppstår (Forsell, 2011). Här understryks vikten av hur de vetenskapliga redskapen ställs i en sociokulturell interaktion med elevernas verkliga värld (Vygotskij i Forsell, 2011). I det här fallet avspeglas omgivningen till viss del i simuleringen, eftersom det digitala har blivit en del av elevernas vardagliga liv, och där medierande redskapen utgörs av simuleringens verktyg. Tillskillnad från (IRL) lärmiljön är den mera kontrollerad i en simulering, men erbjuder liknande möjligheter (Rutten et al., 2012).
6.3. Effektiviteten handlade om balans mellan tydlighet
och utmaningar
I förra avsnittet framkom påtagligt att det som eleverna upplevde positivt handlade främst om tydlig struktur och smidighet. Eleverna var däremot tudelade vad gäller möjligheterna i simuleringen, å ena sidan insåg de fördelen med tidsbesparingen, å andra sidan ansåg de simuleringen vara begränsad eftersom den inte erbjöd på alla möjligheter som (IRL) laborationer erbjuder på. Rutten et al., (2012) menar att det är just den kontrollerade
lärmiljön som utmärker dess fördelar i jämförelse med (IRL) laborationer, även om han poängterar vikten med frihet i simuleringar som främjar förmågan att upptäcka.
Begränsningen var bland nackdelarna som identifierades och eleverna menar att den saknade utmaningar därför såg de inte fram emot att använda den mer än 5 minuter. Eleverna önskade att simuleringen kunde inkludera, förutom flera och varierande moment, även en gradering gällande svårighetsgraden, så att elever som söker högre utmaningsnivåer får möjligheten till det och blir motiverade. Skolinspektionen (2018) menar att det är viktigt för lärandet att hög-presterade elever får högre stimulans, annars riskerar de att fastna i sin utveckling. Att erbjuda läromedel som tillgodoser alla elevers behov ökar likvärdigheten, och skolverket poängterar tydligt vikten av att anpassa undervisningen så att den utmanar alla elever, både dem som behöver mera stöd och dem som kräver större utmaningar (Skolverket, 2016). Därmed en balans mellan svårighetsgraden och utmanings graden borde beaktas menar Rutten et al., (2012) så att den inte blir för svår och lärandet hämmas istället (Hugo, 2011, Illeris 2015). Vidare i samband med begränsningskategorin lyfter eleverna fram att det skulle vara mera motiverande om simuleringens miljö liknande laborationssalen, och att det skulle finna flera olika koncept att testa, nu förstår inte eleverna att didaktiskt så fungerar perceptionen sämre om man blandar ihop flera olika kemiska koncept, för då skapar man förvirring (Illeris, 2015). Här skulle läraren kunna prova på virtuella laborationer, som matchar elevernas önskemål mer, men det finns inte många tillgängliga gratis på nätet, utan säljs av specialiserade företag (ex, labster.com, u.å.)
Nackdelarna eleverna identifierade är viktiga att belysa, för det är med hänsyn till brister dessa elever lyfter fram som simuleringar och dess interaktion i lärandet kan effektiviseras. Att inte kunna få exakta mått (t.ex. svårigheten i att justera volymen) urskildes som nackdel i intervjusvaren. Sådana besvär kan leda till hinder i lärandet, då eleverna kan tappa intresset när verktygen inte fungerar optimalt, eftersom deras fokus läggs istället på att hantera verktyget snarare än följa undervisningens syfte förklarar De Marsico (2013). Eleverna ansåg att simuleringens verktyg kunde varit konstruerat på ett sätt som lättare kan modifieras med datorns styrplatta, mera känslig för rörelse så att man skulle kunna pricka volymen mera noggrant. Att balansera det strukturella verkar vara en viktig aspekt att beakta (Rutten, 2012) och därför skulle simuleringar genomsyras av både frihet och struktur, eftersom lärandet försämras vid ökad struktur enligt Chang et al
och att läraren, om hen nu skulle använda sig av simuleringar i större utsträckning borde repetera säkerhetsföreskrifter med jämna mellanrum för att dessa inte skall glömmas bort. Att datorn används i dagens skola i princip till allt upplevdes vara hämmande för en del av eleverna (ca 11%), denna andelen verkar vara relativt representativ (med tanke på få deltagande i studien); liknande procentuella enheter redovisas i Blomgrens studie med avseende på digitaliseringens effekter på kreativiteten, där angav 4% försämras något och 7% försämras kraftigt, (Blomgren, 2016 s.169). Anledningen till elevers negativa upplevelse i vår studie och i Blomgrens studie tycks bottna i samma grunder. Lärmiljön upplevs överdimensionerad när det gäller digitalisering, eleverna menar att de möter skärmen överallt. En annan aspekt kan även vara att eleverna känner sig överlämnade till den digitala världen (Giota, 2013). Återigen, blir lärarens roll viktig i att interagera simuleringar i undervisningen utan att överdosera dess användning.
6.4. Simuleringar hade tudelad effekt på
begrepps-förståelse
I relation till resultat i litteraturen (Rutten et, al., 2012, Plass et al., 2012, Lateef, 2010) förväntades att simuleringen skulle underlätta begreppsförståelsen. Gruppintervjuerna visade däremot att, för en del av eleverna underlättades inte denna typ av förståelse. Dessa elever saknade en helhetsbild av vad som skulle hända under det praktiska momentet. Ifall detta beror på att dessa elever inte är vana vid användning av simuleringar och inte lägger mycket vikt till förändringar som sker på skärmen, behöver vidare utredas. Det kan också bero på att simuleringen introducerades för tidigt i relation till bakomliggande teori av konceptet mättnad. Tidpunkten om när simuleringar bör introduceras verkar vara avgörande för dess effekt på begreppsförståelse. Rutten et, al. (2012) menar att det är en fråga som läraren bör noggrant evaluera för att få önskad effekt av en simulering. Förståelsegraden av begreppet mättnad varierade mellan de intervjuade eleverna. För vissa elever fungerade simuleringen som ett hjälpmedel och underlättade betydelsen av begreppet mättnad; en del elever beskrev att de kunde se att en maximal koncentration uppnåddes och relaterade det till mättnad. Medan andra elever inte alls kopplade sina observationer från simuleringen till begreppet mättnad. En elev menade att hen bara såg att färgen på vätskan blev mörkare, och kopplade inte färgförändringen till en ändring i lösningens koncentration. En diskrepans mellan förståelse och observationer, Vygotskij menar att lärarens roll är viktig i att välja redskapen och verktygen så att de förtydligar de intellektuella begreppen som i sin tur ska mediera förståelse (Forsell, 2011). Rutten et,
al. (2012) sammanfattar att nettoeffekten av en simulering på förståelsen är ett resultat av samspelet mellan a. simuleringens konstruktion, b. typen av stoffet den presenterar, c. lärarens kompetens i att använda den och d. eleverna i fråga. De första tre faktorerna har vi berört ovan, men om resultaten reflekterar kunskapsnivån i denna elevgrupp av klassen, skulle en jämförelse med bedömningen av dessa elevers prestationer i andra moment inom kemi kanske ge förståelse för.
6.5. Läraren närvaro är avgörande för simuleringens
användning
Svaren från gruppintervjun pekade på att digitala läromedel enligt eleverna används bäst i lärarens närvaro, och eleverna var endast intresserade av att använda simuleringen under lektionen. Ingen i klassen hade tittat på simulering efteråt, och vid frågan varför de inte använde den hemma eller utanför lektionen svarade några att läraren inte hade givit någon uppgift som krävde användning av simuleringen. Intressant att lägga märke till, är att när jag frågade vilka fördelar de kan tänka sig simuleringar har, lyfter eleverna fram möjligheten att titta på den hemifrån (stoff man inte har förstått på lektionen). Här inkluderar de aspekten att kunna ha tillgång till ”laborativa moment” hemifrån. Rutten et al. (2012) förklarade att simuleringar är som vilket läromedel som helst, som ska användas vid behov när elever ska tränas inför ett moment, om den ska användas under lektionen eller hemma får läraren styra. Vygotskij hänvisar till att appropriering sker i flera steg, de nya verktygen får användas om och om igen tills elever behärskar användningen av de, det är då lärandet sker (Forsell, 2011).
Vidare verkar effektiviteten av simuleringens användning vara kopplad till lärarens integrering av den i sin undervisning (Lateef., 2010, Sarabando et al., Rutten et al., 2012, Plass et al., 2012). Denna studie visar liknande tendenser i vad gäller lärarens närvaro och krav hen ställer för att elever ska använda sig utav simuleringen, i och utanför klassrummet. Här betonar eleverna att läraren har en viktig roll för simuleringens användning. Vygotskij poängterar, även om eleverna lär sig genom sin interaktion med sin omgivning, behöver de en kompetent person, en lärare som coachar dem (Forsell, 2011). Vygotskij menar att lärandet är en plastisk process, och att människan lär sig under olika situationer där hon får prova och omprova kunskaper (Forsell, 2011). Här blir det
7. Metodvärdering
Att använda enkätundersökning som metod har gett den efterlysta bilden av elevers erfarenhet av digitala läromedel i simuleringssituationer. I visa frågor fanns det svarsalternativ som inte tillförde ytterligare information, dock uppnåddes syftet med enkäten och utfallet från enkäten har hjälpt mig att dela in eleverna i representativa grupper (alla upplevelser i klassen inkluderades) inför intervjun. Enkätens resultat har kompletterat intervjuerna. Huvuddelen i studiens empiri grundar sig på semistrukturerade intervjufrågor där respondenterna har fått möjligheten att fritt utveckla sina svar, vilket gav ökad djup och variation i svaren. Denna typ av intervjuer ger även större utrymme till intervjuaren att fånga respondenters svar med följdfrågor (Bryman, 2018) och ger eleverna möjlighet att ta intryck av andra elever under pågående intervju som inspirerar till flera perspektiv (Alvehus, 2015). Å andra sidan, nackdelen med gruppintervjuer kan vara att vissa elever tar över (Currie & Kelly, 2012). Trots användning av öppna frågor i intervjuerna och variation i följdfrågor, så har samtliga grupper i stort sätt fått likartade frågor, och intervjuerna utfördes under samma dag och lektion.
8. Betydelse för praktiken
Denna studie lyfter fram viktiga infallsvinklar att tänka på vid interaktion av digitala simuleringar i kemiundervisningen i svenska gymnasieklassrum. En nyanserad balans mellan den enkla strukturen, variation och utmaning poängteras vara avgörande för hur väl en simulering kan upplevas som en fördelaktig tillgång under lektionen. Studiens resultat summerar att användning av simuleringar är starkt kopplad till hur läraren iscensätter den i sin undervisning. Vidare framträder tydligt att läraren bör beakta tröttheten på skärmen eleverna upplever, och i detta avseende behövs fortsatta studier som utreder hur läraren balanserar användningen av digitala och traditionella läromedel? Vilka läromedel föredrar eleverna? Har eleverna uppnått digital mättnad?
Slutligen, trots den positiva upplevelsen och alla fördelar eleverna identifierade i samband med utövandet av simuleringen, visar studien att elever föredrar simuleringar enbart som komplettering av undervisningen och aldrig som ersättning av laborationerna. I samband med praktiska laborationen, ställs ytterligare frågeställningar som kan vara intressanta för vidare studier, nämligen i vilken grad påverkar simuleringar det praktiska utförandet vid laborationerna? Finns det en avgörande tidpunkt för introduktion av simuleringen i relation till praktiska laborationen?
9. Referenser
Agelii Genlott, A., & Grönlund, Å. (2016). Closing the gaps – Improving literacy and mathematics by ict-enhanced collaboration. Computers & Education, an international journal, 99, 68-80. doi.org/10.1016/j.compedu.2016.04.004
Alvehus, J. (2015). Skriva uppsats med kvalitativ metod: En handbok. Första upplagan. Liber AB. Stockholm.
Bergfors, M. (2018, 21 mars). Digitala läromedel kan ha negativa effekter på lärandet.
Svenska Yle. Hämtad från: https://svenska.yle.fi/ [Använd 11 N ov 2018].
Blomgren, J. (2016). Den svårfångade motivationen: elever i en digitaliserad lärmiljö. Doktorsavhandling. Göteborg: Göteborgs universitet. Hämtad från:https://gupea.ub.gu.se Broman, K. (2015) Chemistry: Context, content and choices: Is school chemistry in crisis? Kemivärlden Biotech med Kemisk Tidskrift, (1), 33-34
Hämtad från: http://umu.diva-portal.org/
Carter, S. P., Greenberg, K., & Walker, M. (2016). The impact of computer usage on academic performance: Evidence from a randomized trial at the United States Military Academy. School Effectivness & Inquality Initiative, SEII. Paper #2016.02
Hämtad från: https://seii.mit.edu/
Chang, K. E., Chen, Y. L., Lin, H. Y., & Sung, Y. T. (2008). Effects of learning support in simulation-based physics learning. Computers & Education, 51(4), 1486–1498. doi.org/10.1016/j.compedu.2008.01.007
Cai, S. , Wang, X. Chiang, F. K. (2014). A case study of Augmented Reality simulation system application in a chemistry course. Computers in Human Behavior, 37(2014), 31-40. doi.org/10.1016/j.chb.2014.04.018
Currie, D. H., & Kelly, D. M. (2012). Group interviews: understanding shared meaning and meaning-making. Handbook of qualitative research in education, 29, 405-413. Ehinger. M. (u.å.). Magnus Ehinger undervisning.
Hämtad från: https://ehinger.nu/undervisning/kurser.html. [Använd 11 Nov 2018].
Ersen, C. Ergül, R. (2009). The investigation of the effect of simulation based teaching on the student achievement and attitude in electrostatic induction. Procedia Social and Behavioral Sciences, 2470–2474. doi.org/10.1016/j.sbspro.2009.01.434
Eklöf, E. (2017, 19 september). [Online]. Digitalisering skapar möjligheter. Språkutvecklarna. Hämtad från: https://sprakutvecklarna.wordpress.com
Grönlund, Å. (2014). Att förändra skolan med teknik: BORTOM ”EN DATOR PER ELEV”. Utgivare: Örebro universitet. Första Upplagan. Sverige.
Gudmundsdottir, B. G., & Hatlevik, O. E. (2018). Newly qualified teachers’
professional digital competence: implications for teacher education. European Journal of Teacher Education, Volume 41(2), 214-231.
doi.org/10.1080/02619768.2017.1416085
Hernwall, P., Bergström, H., Graviz, A., & Nilsson, M. (2012). Ungas multimodala gestaltning - hur digitala medier används för uttryck och reflektion: Forskningsprojekt (Slutrapport från UNGMODs).
Honey, MA. & Hilton, ML. (2011). Learning science through computer games and simulations, (2011). Learning with simulations and games (P 30-32). The National Academies of Sciences, Engineering and Medicine.
Hugo, M. (2011). Från motstånd till framgång: att motivera när ingen motivation finns. Stockholm: Liber.
Illeris, K. (2015). Lärande. Lund: Studentlitteratur.
Isgren, C. (2016). Digital kompetens på Komvux Lärares upplevelser av digital kompetens i undervisningen; Digital competence in komvux teachers’ perceptions of digital competence in education. Magisteruppsats, Göteborg: Göteborgs Universitet. Hämtad från: https://gupea.ub.gu.se/handle/2077/47522.
[Använd 02 Mars 2019]
Kvarnlöf. G. (2018, 30 januari). [Online]. Svenske hjärnforskaren: Ipads och tv-tittande ger barn IQ-brist. Svenska Dagbladet. Hämtad från: http://www.svd.se
[Använd 29 Jan 2019]. Labster.com. [Online].
Hämtad från: https://www.labster.com/vr/ [Använd 02 Mar 2019].
Lateef, F. (2010). Simulation-based learning: Just like the real thing. Journal of Emergencies, Trauma, and Shock. Vol. 3(4): 348–352. doi: 10.4103/0974-2700.70743 Lundberg. B, Widén. H. (2017). Youtube, Ehinger, KRC och 100 till - Analys av kemilärares digitala resurser. Examensarbete 15 hp, Göteborg: Göteborgs universitet. Magnusson, P. (2016). [Online].
Multimodalt meningsskapande, del 4 i modulen. Textarbete i digitala miljöer, Lärportalen. Skolverket
Hämtad från: https://larportalen.skolverket.se. [Använd 22 Feb 2019].
Malmqvist, M. (2018). Digitala eller analoga läromedel i matematik. Examensarbete 15 hp, Jönköping: Jönköpings universitet.
