Undersökande arbetssätt om aktuella frågor - en medicin som ger motiverade elever?

Examensarbete i fördjupningsämnet Biologi

Undersökande arbetssätt om aktuella

frågor - en medicin som ger motiverade

elever?

Inquiry- and context-based teaching

– a medicine which gives motivated students?

Andreas Kullgren

Lärarexamen 330hp Biologi

2017-06-19

Examinator: Anna Jobér Handledare: Mats Lundström

LÄRANDE OCH SAMHÄLLE

2

Inquiry- and context-based teaching – a medicine which gives motivated students?

Abstract

A problem which I have encountered is that many students are not interested or motivated by the school’s science. To stimulate motivation for science is one of my greatest challenges as a science teacher. The aim of this study was to investigate if inquiry- and context-based teaching can increase students’ motivation for science. In inquiry-based teaching, students are engaged in research inquiries by asking questions, planning and doing experiments, interpreting data and communicate their findings. By doing this, students will become more motivated and attain a deeper understanding of the nature of science (Driver et al., 1996). With context-based teaching, the topics which are addressed will have relevance for the students and/or the society. These topics may be socio-scientific issues, where the students use science while discussing and debating controversial subjects (Ekborg et al., 2013). Such questions are more likely to be

meaningful, relevant and motivating for students. The study was conducted using questionnaires, in which the students answered to what extend they agreed or disagreed to a set of statements. The statements addressed students’ experiences of their science lessons. A total of 10 secondary school students (4 girls and 6 boys in year 8) participated in the study. Three different topics were addressed and evaluated; antibiotics, chemicals in the environment and microplasics. All these issues have been frequently appearing in Swedish media recently and have huge

importance for people, environment and society. Further, the responses from these experimental lessons were compared to an ordinary science lesson. The results showed that inquiry-based teaching was perceived as positive by the students and suggests an increased interest in science. These findings are corroborated by previous studies (e.g. Chen & Cowie, 2013; Seraphin et al., 2013). The small sample size makes it hard to conclude more with certainty, but there are several tendencies, e.g. indicating positive influences on curiosity and critical thinking. Thus, there are still several questions which merit further research in this area. Especially the long term effects on motivation and interest, as well as the students’ ability to use their knowledge in other contexts or questions.

Keywords: antibiotics, chemicals, context-based, inquiry-based, microplastics, motivation, nature of science, relevance, science teaching, socio-scientific issues

3

Innehållsförteckning

1. Inledning ... 4

2. Kontextbaserat och undersökande arbetssätt ... 6

3. Syfte och frågeställningar ... 11

4. Metod ... 12 4.1 Självskattning av förståelse 17 4.2 Metodologiska ställningstaganden 18 4.3 Dataanalys 19 4.4 Forskningsetik 19 5. Resultat ... 21 6. Diskussion ... 25 6.1 Intresse för naturvetenskap 26 6.2 Det är roligt på NO-lektionerna 27 6.3 Användbart 27 6.4 Nyfikenhet 28 6.5 Skillnader mellan olika ämnesområden 28 6.6 Slutsatser 28 7. Referenser ... 32

Bilaga 1: Enkät före ... 36

Bilaga 2: Enkät för område Antibiotika ... 38

Bilaga 3: Enkät för område Ämnen i miljön ... 40

Bilaga 4: Enkät för område Mikroplaster ... 42

Bilaga 5: Självskattning (före) Antibiotika... 44

Bilaga 6: Självskattning (efter) Antibiotika ... 45

Bilaga 7: Självskattning (före) Ämnen i miljön ... 46

Bilaga 8: Självskattning (efter) Ämnen i miljön ... 47

Bilaga 9: Självskattning (före) Mikroplaster ... 48

4

1. Inledning

I min undervisning stöter jag ibland på ett problem som jag reflekterar över och som jag gärna vill lösa. Problemet är att skolans naturvetenskap inte lyckas motivera eleverna. Det gäller inte alla och för en del är det kopplat till vissa specifika delar och för andra mer generellt men det förekommer för ofta för att jag ska kunna ignorera det.

Skolans naturvetenskap lyckas dåligt med att motivera eleverna, som inte ser vad de ska ha för användning av kunskaperna (Lyons, 2006). Forskning i ROSE (Relevance of Science

Education)-projektet har visat att NO-undervisningen inte lyckas få eleverna mer intresserade av naturvetenskap (Schreiner & Sjøberg, 2005). Undervisningen behandlar inte heller de frågor som eleverna tycker är mest intressanta (Jidesjö et al, 2009). Vad som upplevs som relevant kan givetvis vara individuellt och bero på t.ex. intressen, nyfikenhet samt användbarhet i vardagen och framtida yrkesutövning (Stuckey et al., 2013). Med svikande resultat av svenska elever i internationella undersökningar, t.ex. PISA (Programme for International Student Assessment) och TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study), och allt färre studenter som väljer att genomföra högre utbildning inom naturvetenskap och teknik ställs frågor om den naturvetenskapliga undervisningen i svensk skola allt oftare.

Motivation kan påverkas av flera olika faktorer, inklusive sociala och individuella faktorer (Jenner, 2004). Sociala faktorer innefattar bl.a. roller, relationer och andras förväntningar. Personlighetsdrag, erfarenheter och värderingar hör till individuella faktorer. Dessa faktorer påverkar i stor grad elevernas motivation och hur den i sin tur har inflytande på elevernas syn på värdet av sitt lärande (Jenner, 2004). Self-determination theory (SDT) (Deci & Ryan, 1985) är en humanistisk teori som framställer motivation som inre eller yttre. Inre motivation innebär att eleven utför aktiviteter för att de uppfattas som roliga, intressanta eller tillfredställande, medan yttre motivation avser då eleven vill uppnå andra mål, t.ex. betyg. SDT utgår från att alla elever är aktiva och utforskande om tre grundläggande psykologiska behov är uppfyllda. Behoven är upplevelse av (1) kompetens, (2) autonomi och (3) samhörighet (Ryan & Deci, 2000). Eleverna upplever sig som kompetenta om uppgifterna är lagom svåra men samtidigt utmanande. Eleverna behöver även se sin egen roll i lärandet. Upplevelse av autonomi uppnås när eleverna själva kan

5

påverka aktiviteter utifrån intresse och värderingar samtidigt som de förstår syftet med

uppgiften/lärandet och känner att det är meningsfullt. Upplevelse av samhörighet uppkommer när eleverna känner sig trygga i klassrummet, ställer frågor och diskuterar samt vågar ta risker och misslyckas. När dessa tre behov samverkar kan elevernas motivation stärkas (Ryan & Deci, 2000). Elevers delaktighet i undervisningens utformning kan också öka deras motivation till inlärning (Schreiner, 2006).

Att stimulera motivation ser jag som en av mina stora utmaningar i arbetet som pedagog inom naturvetenskap men det är även det jag tror ger störst resultat i längden. Det finns många sätt att öka motivationen för naturvetenskap. Jag vill göra undervisningen mer engagerande och

undersökande med verklighetsanknytning, där exempel från forskning, aktuella frågor samt framtidsfrågor används. Genom att eleverna även får utlopp för kreativitet och nyfikenhet anser jag att de även får bra förutsättningar för motivationen att utvecklas. Det svikande intresset och de följder det får, t.ex. att färre väljer utbildning och karriär inom naturvetenskap och teknik eller allmänhetens brist på kunskap om vetenskap har identifierats som problem på olika nivåer (Burmeister, Rauch & Eilks, 2012; Roth & Lee, 2004; Hofstein et al., 2011). Personligen tycker jag det är väldigt viktigt att alla medborgare i ett modernt samhälle har en grundläggande förståelse för naturvetenskap. Baskunskaper i naturvetenskap är nödvändiga bl.a. för att kunna klargöra trovärdighet i all information som vi utsätts för dagligen. Att förbättra de metoder och redskap som finns att tillgå i undervisning av naturvetenskap och teknik kan leda till en positiv utveckling. För mig skulle det kunna ge en indikation på vilken riktning jag ska fortsätta med i både min undervisning och professionella lärande.

6

2. Kontextbaserat och undersökande arbetssätt

www.mah.se) samt Google scholar med fokus på artiklar som har blivit granskade med peer-review.

NO-undervisning som är kontextbaserad och använder ett undersökande arbetssätt (Inquiry- and Context-Based Science Education, IC-BaSE) har föreslagits som en viktig del av lösningen till det rådande låga intresset för naturvetenskapliga ämnen hos ungdomar idag (t.ex. EC, 2007). Det finns även flera pågående större forskningsprojekt om undersökande arbetssätt, t.ex.

EU-projekten ESTABLISH och Fibonacci (www.scientix.eu). Syftet med IC-BaSE är att kombinera det vetenskapliga arbetssättet i undersökande arbetssätt (inquiry based teaching) med ett relevant innehåll (context), för att därmed öka motivationen hos eleverna. Enligt Next Generation Science Standards (NGSS, 2013) är undervisning med undersökande arbetssätt en pedagogisk strategi där engagerade elever använder förmågor kring kritiskt tänkande genom att ställa frågor, planera och genomföra undersökningar samt tolkar data, konstruerar modeller och kommunicerar sina

upptäckter. Genom att använda undersökningar på detta sätt bör eleverna få en djupare förståelse om naturvetenskapens karaktär, the nature of science (NOS) (Lederman & Lederman, 2011). Naturvetenskapens karaktär handlar om vad naturvetenskap egentligen är och innefattar flera olika aspekter, t.ex. att naturvetenskap är empirigrundad, kreativ, subjektiv, öppen för förändring samt beroende på sociokulturella sammanhang (Lederman & Lederman, 2011). Att ha en insikt i naturvetenskaplig forskning kan leda till bättre förståelse om naturvetenskapens karaktär och därmed underlätta lärande inom naturvetenskap (Driver et al. 1996, Helldén et al. 2005). Crawford (2007) specificerar tre huvudsyften med att använda sig av undersökande arbetssätt; nämligen att eleverna: (1) utvecklar sina förmågor att göra undersökningar, (2) uppnår förståelse

om undersökningar samt (3) utvecklar förståelse om begrepp genom undersökningar. En studie

av Gyllenpalm (2010) visar att undersökande arbetssätt kan vara problematiskt om det bara fokuserar på innehåll och inte fokuserar på hur vetenskap görs. För att undersökande arbetssätt ska vara framgångsrikt behöver eleverna både lära sig att göra undersökningar och lära sig om vetenskapliga undersökningar. Det behövs ett uttryckligt fokus på vetenskapliga undersökningar, där dessa aspekter ingår som lärandemål.

7

Det är helt nödvändigt att stötta eleverna under tiden man genomför undervisning med undersökande arbetssätt och stöttningen kan med fördel ske på några förutbestämda moment eller tidpunkter så att eleverna får utrymme att arbeta mer öppet mellan stöttningstillfällena (Knain & Kolstø, 2011). Ett exempel på hur stöttning kan gå till under ett arbete visas i tabell 1, där det framgår vilka olika moment som är mer strukturerade av läraren samt vilka som ger eleverna mer spelrum (fler frihetsgrader). Knain och Kolstø tar avstamp i den sociokulturella teorin om den proximala lärandezonen (Vygotsky, 1978) och belyser att scaffolding ger eleverna möjlighet att ta sig an komplexa uppgifter som är bortom deras nuvarande förmåga. Om eleverna får stöttning och coachning, struktur samt ledtrådar stärks deras utveckling till problemlösare (Hmelo-Silver, Duncan & Chin, 2007). Det är viktigt att lyfta fram hur men även varför en uppgift görs på ett visst sätt. Läraren blir en guide, vars uppgift är att underlätta och handleda lärandeprocessen.

Tabell 1. Stödstrukturer i undersökande arbetssätt (modifierad från Elevforsk,

www.naturfag.no) Introduktion Identifiera problemområde Formulera frågeställning & hypoteser Designa & planera försök Samla in & analysera data

Tolka & förklara fynden

Komma till konklusion & presentera fynden

Struktur Spelrum Struktur Spelrum Struktur Spelrum Struktur

På liknande sätt som när det gäller öppna frågor och öppna laborationer går det att använda sig av olika frihetsgrader i ett undersökande arbetssätt (tabell 2). Under en helt öppen undersökning ställer eleverna själva frågan samt planerar hur den ska undersökas.

Genom att använda områden som är kopplade till elevernas vardag eller aktuella samhällsfrågor kan naturvetenskapen sättas i en kontext som gör den mer intressant och tillämpbar för eleverna. Enligt Bennett, Lubben och Hogarth (2007) är kontextbaserad NO-undervisning när

vetenskapliga tillämpningar och kontexter används som utgångspunkt för utvecklingen av vetenskapliga idéer. Kontextbaserade områden bör vara relevanta för (1) elevernas nuvarande liv och intressen, (2) situationer som eleverna kan hamna i någon gång under sina liv, (3) teknologi

8

som kan vara av intresse för elever samt (4) elevernas möjliga framtida karriärer (Benett et al., 2007). Samhällsfrågor med naturvetenskapligt innehåll (SNI), Socioscientific issues (SSI) på engelska, innebär användandet av vetenskapliga ämnen som kräver att studenterna engagera sig i dialog, diskussion och debatt; och kan därför kopplas till ett sociokulturellt perspektiv på

lärande. De är oftast kontroversiella och använder moraliska resonemang och etiska

ställningstaganden samt även processen att komma fram till beslut i de frågorna (Ekborg et al. 2013). Frågorna kan t.ex. handla om antibiotikaresistens (Fonesca et al., 2012; Hellgren & Lindberg, 2017), ett område där människors beslut i vardagen kan få allvarliga konsekvenser och där förståelse för naturvetenskap är avgörande Tanken är att sådana frågor har personlig

meningsfullhet och är motiverande för eleverna samt innefattar evidensbaserade resonemang och ger en kontext för att förstå vetenskaplig information. Saker som kan hindra studenter är

moraliska kärnfrågor, vetenskaplig missförstånd, brist på personlig erfarenhet, brist på specifik kunskap eller inte tillräcklig vetenskaplig resonemangsförmåga samt mognad (Zeidler et al., 2009).

Tabell 2. Frihetsgrader i undersökningar där fråga/metod/resultat kan vara antingen öppen (O)

eller givet (X). Modifierad efter Gyllenpalm, Wickman & Holmgren (2010).

Frihetsgrader Fråga / Problem Metod Svar / Resultat

0 X X X

1 X O X

1 X X O

2 X O O

3 O O O

En annan fördel med att använda samhällsfrågor med naturvetenskapligt innehåll är att eleverna utvecklar många av de förmågor och egenskaper som associeras med kritiskt tänkande (Zeidler et al., 2009). Läraren får också en annan roll och måste lära sig att guida, ledsaga, handleda, sporra och organisera, men det är trots allt elevernas engagemang i frågan som är allra viktigast.

9

Saunders och Rennie (2011) visade att lärande, förståelse, engagemang och motivation blev bättre med en modell för etiska diskussioner om SNI. Modellen erbjuder nyckelfrågor att

använda i olika steg av diskussions- och beslutandeprocessen. Den ger även exempel på övningar och resurser för de olika stegen. Processen ska underlätta för eleverna att nå fram till beslut samt förstå vetenskapliga grunden i svåra etiska frågor.

Kombineras undersökande arbetssätt med ett innehåll som eleverna kan koppla till sin verklighet ökar sannolikheten ytterligare att även elevernas intresse och motivation att lära sig

naturvetenskap ökar (Seraphin et al., 2013).

“Contexts, content and pedagogy need to provide opportunities and incentives for students to share and develop their ideas and to take action themselves as they engage in the challenge of science learning” (Chen & Cowie, 2013)

Det finns flera studier som har visat att undersökande arbetssätt och kontextbaserad

undervisning, kombinerat eller var för sig, ökar elevernas intresse för naturvetenskap (Chen & Cowie, 2013; Kazeni & Onuwu, 2013; Kennedy, 2013; Seraphin et al., 2013; Vaino, Holbrook & Rannkmäe, 2012; Walan & Rundgren, 2015). I en studie där lärare i USA under en

fortbildningskurs erhöll en modell och verktyg för undervisning inom energi låg fokus på verklighetsanknytning och undersökande arbetssätt (Seraphin et al., 2013). När lärarna sedan använde upplägget i sin undervisning visade det sig att eleverna med framgång lärde sig

grundprocesserna i vetenskapliga undersökningar, så att de kan applicera dessa kunskaper även i andra situationer. Lärarna uppmuntrades att lära eleverna att utvärdera och själva bestämma vilka verktyg och tekniker de skulle använda i sina undersökningar. Trots att syftet med studien var att se hur lärarna använde kunskap och innehåll från kursen framgick det tydligt att undersökande arbetssätt med verklighetsanknytning gjorde eleverna mer motiverade och engagerade. När kontextbaserade undervisningsmoduler i kemi användes i en estländsk studie uppvisade eleverna en högre motivation jämfört med sina tidigare lektioner (Vaino, Holbrook & Rannkmäe, 2012). De sydafrikanska elever som deltog i en kontextbaserad kurs i genetik var mer positivt inställda till “life science” efteråt jämfört med en kontrollgrupp (Kazeni & Onuwu, 2013). När

10

undersökande arbetssätt användes i en kontext om CSI (crime scene investigation) rankade svenska högstadieelever lektionerna i modulen högre än sina vanliga NO-lektioner på i stort sett alla punkter. De tyckte t.ex. att det var roligare, de förstod bättre, fick mer tid för reflektion, var mer aktiva och innehållet var mer användbart i samhället (Walan & Rundgren, 2015). I en kontextbaserad biologimodul om fåglars adaptationer i Nya Zeeland visade det sig att eleverna gillade och var intresserade av modulen samt att de lärde sig mer än vanligt (Chen & Cowie, 2013). Effekterna på såväl intresse som lärande kunde observeras både på kort och lång sikt.

Två olika studier har fokuserat på didaktiska aspekter av undervisning om antibiotikaresistens. Den ena har fokuserat på förståelse (Fonesca et al, 2012) och den andra om motivation (Hellgren & Lindberg, 2017). Båda har studerat externa program, där forskare har varit inblandade i

utformning och genomförande, som syftar till att höja medvetenhet och kunskap om

antibiotikaresistens. De har innehållit undersökande arbetssätt med varierande praktiska inslag som ska leda till insikt i naturvetenskaplig forskning. Förutom praktiskt arbete fick eleverna även träna på sin förmåga att sammanställa och kommunicera resultat. I den svenska studien (Hellgren & Lindberg, 2017) genomförde eleverna olika moment under 6 månader i sitt klassrum med sin vanliga lärare medan i den portugisiska studien (Fonesca et al, 2012) fick deltagande elever ansöka om att få komma på en veckas läger på ett universitetscampus. Eleverna i båda undersökningarna hade positiva erfarenheter och tyckte att deltagandet var engagerande och intressant. De var även nöjda med integrationen av teori och praktik. Eleverna som deltog i studien av Fonesca et al (2012) upplevde en ökad medvetenhet om problemen med

antibiotikaresistens så väl som de bakomliggande mekanismerna. De elever som ingick i studien av Hellgren och Lindberg (2017) lyfte fram det positiva med autentiska uppgifter. Det var framför allt det undersökande arbetssättet, hands-on moment, kontinuiteteten, variationen samt att det rörde sig bortom skolans vanliga NO som uppskattades. Trots detta syntes ingen ökning i motivation eller intresse för naturvetenskap hos eleverna. Det är osäkert om deltagandet i undersökningarna leder till bestående effekter på motivation, förståelse eller förmåga att applicera kunskaperna i andra områden.

11

3. Syfte och frågeställningar

Syftet med undersökningen är att ta reda på om undervisning som fokuserar på kontextbaserat och undersökande arbetssätt upplevs som mer relevant och engagerande samt får eleverna att bli mer positivt inställda till naturvetenskap, i skolan såväl som i allmänhet.

Min hypotes är att naturvetenskaplig undervisning blir mer engagerande om den består av ett undersökande arbetssätt samt använder aktuella verklighetsnära ämnen för att visa på möjliga användningsområden. Uppsatsen kommer att undersöka hur elever upplever NO-undervisningen samt hur deras motivation och engagemang påverkas, i denna undersökning.

● Hur påverkar undervisningen elevernas upplevelse av motivation för och relevans av naturvetenskap?

12

4. Metod

Målet är att undersöka elevernas upplevelse av en undervisning med koppling till

verklighet/aktuella samhällsfrågor, inblick i forskning, öppna frågor och laborationer samt undersökande arbetssätt. För att se vilken effekt undervisningen har användes enkäter för att mäta elevernas inställning och engagemang för, samt upplevelse av, naturvetenskap och NO-undervisningen. Undersökningen utgick från planering och genomförande av undervisning med efterföljande enkäter och sammanställning av resultat samt utvärdering för att ta reda på hur vi kan förbättra elevernas inställning till skolans naturvetenskap.

Upplägget för undervisningen som jag använde mig av i denna undersökning bygger på en trestegsmetod som tagits fram i forskningsprojektet PROFILES (Professional Reflection-Oriented Focus on Inquiry-based Learning and Education through Science) och som beskrivs i Vaino, Holbrook, & Rannikmäe (2012).

1. I det första steget presenteras ett scenario.

2. I det andra steget genomför eleverna en undersökning kopplat till scenariot/kontexten. 3. I det tredje steget reflekterar eleverna och kopplar resultat och erfarenheter från

undersökningen till scenariot/kontexten.

Förutsättningarna i denna studie är att uppdragen innehåller (a) undersökande arbetssätt, (b) öppna frågor samt (c) koppling till verklighet, aktuella samhällsfrågor eller inblick i forskning. Varje uppdrag genomfördes under två till tre veckor (fyra till sex lektioner) inom den ordinarie NO-undervisningen.

Urval av elever och ämnesområden

Jag valde att genomföra min undersökning i en klass (åk 8) med 10 elever (4 flickor och 6 pojkar), där vi gick igenom tre olika områden. Eftersom samma klass genomförde tre olika teman med samma metod kommer det bli lättare att urskilja eventuella effekter som kommer av innehållet snarare än metoden. De områden som behandlades är (1) antibiotika, (2)

kemikalieutsläpp från hushåll samt (3) mikroplast. Alla tre innehåller delar av kursplanen i både biologi och kemi.

13

I planeringen av autentiska forskningsuppgifter inom NO-undervisningen är det viktigt med en balans mellan att ämnet är nytt och spännande samt att eleverna är delaktiga och autonoma å ena sidan och att det finns stöttning och tydliga mål å andra sidan (Hellgren, 2016). Valet av

ämnesområdena gjordes utifrån att de ska vara relevanta för elevens liv och intressen, vardagliga situationer och samhället (framgångsfaktorer enligt Bennet et al, 2007). Samtliga områden har varit frekvent förekommande i svensk media den senaste tiden. De valda ämnesområdena har även behandlats inom den didaktiska forskningen eftersom det är aktuella ämnen som är

intressanta ur flera perspektiv, t.ex. SNI och naturvetenskaplig allmänbildning. Att eleverna ska få insikt i naturvetenskaplig forskning har också varit ett mål. Eleverna träffar på framstående forskare genom populärvetenskapliga artiklar, insändare, dokumentärer och intervjuer. Detta ger dem dessutom en mer korrekt bild av vad det innebär att vara en forskare. Autentiska

forskningsprojekt, som t.ex. forskarhjälpen – medicinjakten, har tidigare använts i liknande undersökningar (Hellgren & Lindberg, 2017). Samarbete mellan lärare och forskare i form av planering eller idéutbyte kan ge positiva effekter och har använts i ämnesområdet om mikroplast i den aktuella studien.

NO-undervisningen på skolan (vanlig NO-lektion)

Skolan där denna undersökning genomfördes är en mindre friskola med elever mestadels från en mindre stad i västra Sverige. Elevgruppen är homogen och de kommer från en relativt hög socioekonomisk bakgrund. Dessutom är flera elever tvåspråkiga, med engelska som första eller andraspråk. Jag ansvarar för all NO-undervisning på skolan och är dessutom mentor för eleverna i åk 8. I den vanliga NO-undervisningen på skolan har eleverna stora möjligheter att välja

innehåll inom de olika projekt som genomförs. Även före den aktuella undersökningen har undervisningen för de deltagande eleverna syftat till att motivera och intressera. Därför har bl.a. aktuella frågor förekommit. Det undersökande arbetet har dock inte varit lika uttalat och

metodiskt. Undervisningen bygger mycket på diskussioner, med inslag av problembaserat lärande. Lektionerna innehåller inte mycket katederundervisning utan lärarens roll är snarare att guida och inspirera.

14

Den största skillnaden är egentligen att under denna studie presenterades själva problemet eller scenariot först och sedan får eleverna planera och genomföra en undersökning kopplat till frågan. Först då kommer bakomliggande teorier, modeller och fakta in, i den takt eleverna behöver dem. I den vanliga NO-undervisningen som föregick studien var det ofta tvärt om, att ett område inleds med grundläggande kunskaper för att sedan göra undersökningar, uppgifter och arbeten. Först en bit in i ett område togs möjliga tillämpningar och intressanta exempel upp. När det gäller användandet av undersökningar så var det inte så tydlig koppling tidigare, alla syften var inte preciserade eller inkluderade samtidigt. Undervisningen var elevcentrerad även före denna studie och elevernas intresse, förkunskaper och förutsättningar påverkar upplägg och innehåll. Under experimentlektionerna hade eleverna dessutom stort inflytande i försöksdesignen genom att identifiera problemområde, planering av försök, metodval samt tolkning av resultat. Eleverna fick även träna på att presentera sina underökningar på olika sätt, i form av t.ex. poster, rapport och seminarium.

Presentation av scenario/problem sker genom att de får ta del av en dokumentär eller nyhets-/debatt artikel. Det ska vara något som är nytt för eleverna och ger en ”aha-upplevelse”. Ett viktigt syfte med detta steg är att väcka elevernas nyfikenhet. Efteråt får eleverna reflektera och samtala om deras intryck och tankar om problemet.

Den undersökning de ska genomföra ska ha en tydlig koppling till problemet. Vilken typ av undersökning är bestämt på förhand av läraren men vad som ska undersökas och hur är till stor del upp till eleverna att bestämma. Under genomförandet är arbetet lite mer strukturerat och de får den stöttning som behövs för att uppfylla de grundläggande principerna för vetenskapliga undersökningar. Eleverna uppmuntras dock att, i så stor utsträckning som möjligt, styra över sina egna undersökningar.

Vid sammanställning och tolkning av resultat samarbetar och diskuterar eleverna med varandra. Även här erbjuds erforderlig stöttning av läraren men autonomitet uppmuntras.

Eleverna presenterar resultaten i former som förekommer när forskare ska förmedla sina resultat. Det kan t.ex. vara som poster, rapport, artikel eller seminarium.

15

Antibiotika

Området om antibiotika och antibiotikaresistens är planerat utifrån instruktioner som hämtats från Medicinjakten, ett projekt inom forskarhjälpen som initierades av Nobelmuseet och Laboratoriet för kemisk biologi vid Umeå universitet under 2011

(http://www.nobelmuseum.se/sv/forskarhjalpen/medicinjakten-vad-var ). Projektet har beskrivits av Hellgren & Lindberg (2017) som studerat effekter på deltagande elevers motivation etc. Liknande projekt har utvecklats för skolungdomar av universitet i Portugal (Fonseca et al, 2012) och som on-line-resurs på Cypern (http://lsg.ucy.ac.cy/AMR/index.html ).

I planeringen av samtliga ämnesområden (inklusive Antibiotika) i den aktuella studien har resultaten från Hellgren & Lindberg (2017) utvärderats och tagits i beaktande. Praktiska och autentiska uppgifter som t.ex. studera bakterier i mikroskop har inkluderats, liksom

undersökande uppgifter, d.v.s. öppna problem där eleverna har stora möjligheter att påverka eller undersöka något okänt. Ett mål har även varit att utöka elevernas syn på vetenskap bortom skolans NO-undervisning, genom att de t.ex. presenterar sina resultat i posterform.

För att få kontinuitet har flera aktiviteter inkluderats, med fokus på samma problem men som samtidigt erbjuder variation och möjligheter att lära och förstå vetenskap bättre genom att aktivt delta i projektet.

Antibiotikaområdet inleddes genom att eleverna fick bekanta sig med flera olika artiklar om antibiotikaresistens. De undersökningar som eleverna sedan planerade och genomförde var att odla bakterier från olika platser samt undersöka vilka ämnen som kan verka antibakteriellt (båda från medicinjakten). Eleverna har diskuterat och reflekterat efter varje steg i undersökningen samt kopplat resultat och erfarenheter till scenariot/kontexten. Presentation av resultaten ägde rum i seminarieform.

16

Ämnen i miljön

Planeringen av området som tar upp hushållens kemikalieutsläpp är modifierat från det norska “Karseprosjektet” (krasseprojektet) som beskrivs av Knain och Kolstø (2011). Även

kemikalieanvändningens effekter på miljön är en mycket aktuell fråga där allmänhetens kunskaper är svaga och där skolan har en viktig uppgift i att stärka elevernas kunskaper och beslutsförmåga (Sjöström & Talanquer, 2014). Eleverna introducerades till problemet genom att se ”Den andra vågen”, en dokumentär av Folke Rydén. De fick även en föreläsning om hur läkemedelsrester påverkar miljön. Därpå undersökte eleverna vilken effekt olika

hushållskemikalier eller -produkter har på miljön, med krasse som modell. Deras fynd presenterades sedermera som forskningsrapporter.

Mikroplast

Det tredje området, som berör mikroplast, har jag planerat i samarbete med en docent vid Göteborgs universitet som forskar om miljöeffekter av mikroplaster. Det finns inte många

publicerade studier när det gäller didaktisk forskning om mikroplast men ändå har det tagits fram gedigna läroplaner för mikroplast i både USA (Kowalski, 2016) och Italien (Realdon et al, 2017). Området började med att eleverna såg ”Strömmar av plast”, en dokumentär av Benny Frick, som sedan diskuterades. De fick även välja ut en eller flera artiklar om mikroplast som de läste och reflekterade över. Det undersökande momentet bestod i att eleverna fick studera

förekomsten av mikroplast i olika vattenprover, t.ex. havsvatten och tvättvatten från fleecetröjor, samt hygienprodukter. De valde själva vilka produkter eller prover som de ville undersöka. Eleverna fick sedan i uppgift att göra informativa grafiska presentationer med sina resultat som skulle kunna användas för att informera allmänheten.

Undersökningens empiriska material samlades in genom enkäter som syftar att utvärdera undervisningen med avseende på elevernas inställning till naturvetenskap. Enkätfrågorna är omskrivna/anpassade från Walan & Rundgren (2015) samt ROSE-projektet (t.ex. Jidesjö et al. 2009). Frågorna besvarades på en fyrgradig likertskala. Svaren poängsätts från 1 = ”håller inte

17

åsikt. Eleverna svarade på flera enkäter. En enkät före (bilaga 1) som motsvarar en vanlig NO-lektion (fungerar som referensvärde) och sedan en enkät för varje genomfört uppdrag som ingår i undersökningen (bilaga 2-4).

De påståenden som görs i enkäten är: 1. Det är roligt på NO-lektionerna.

2. Det är lätt att förstå innehållet i NO-lektionerna.

3. Det är tillräckligt med tid för reflektion över frågor som ställs på NO-lektionerna. 4. NO-lektionerna är utmanande.

5. Arbetsområdena i NO är intressanta.

6. Arbetsområdena i NO är användbara för mig i min vardag. 7. Arbetsområdena i NO är användbara i samhället.

8. Jag är aktiv på NO-lektionerna.

9. NO-lektionerna har gjort mig mer kritisk och skeptisk. 10. NO-lektionerna har gjort mig mer positiv till naturvetenskap.

11. NO-lektionerna har gjort mig nyfiken om saker vi inte kan förklara än. 12. Arbetssättet på NO-lektionerna stimulerar mitt lärande.

13. Arbetssättet på NO-lektionerna gör naturvetenskap mer intressant. 14. Arbetssättet på NO-lektionerna gör att jag lättare kan ta till mig innehållet. 15. Arbetssättet på NO-lektionerna gör att jag förstår naturvetenskap bättre. 16. Arbetssättet på NO-lektionerna gör att jag lär mig mer.

4.1 Självskattning av förståelse

För att kontrollera kvaliteten på undervisningen har jag även med självskattning av förståelse före och efter respektive område. Därmed kan jag säkerställa att undervisningen även leder till ökad förståelse inom området hos eleverna. Denna information kan komplettera deras svar om intresse, motivation och så vidare. Målet med undervisningen är både att stimulera förståelse och motivation samt intresse. Elevernas självskattning av förståelse inom respektive område

genomfördes i form av enkäter före och efter varje ämnesområde. Samma fyrgradiga likertskala som tidigare (1 = ”håller inte med alls” till 4 = ”håller med helt och hållet”) användes för att ta

18

ställning till ett påstående: ”Jag har tillräckliga kunskaper om ….. Jag kan t.ex. förklara

problemet för någon som inte är insatt eller själv fatta beslut i mitt liv som rör denna fråga.” (Se bilaga 5-10).

4.2 Metodologiska ställningstaganden

Kvalitativa studier är mer flexibla än kvantitativa och har större möjlighet att upptäcka oväntade fynd samt för att studera mekanismer. Ett kvantitativt förfarande har stora likheter med

naturvetenskaplig, och till viss del positivistisk, uppfattning och utgår ofta från hypotestestning (Bryman, 2015). Eftersom motivation ofta studeras med kvalitativa metoder har den aktuella undersökningen, i likhet med ROSE-projektet, fokuserat på kvantitativa metoder. I en enkät kan ett batteri av påståenden användas, vilket möjliggör belysning av fler aspekter än om enstaka frågor ställs. Det hade varit intressant med en ”mixed-methods” design där enkäterna kunde ha kompletterats av t.ex. intervjuer. Inslag av kvalitativ natur skulle kunna hjälpa till att få inblick i de bakomliggande mekanismerna kring motivation för naturvetenskap men detta upplägg rymdes inte inom ramen för den aktuella studien.

Jag har valt att använda fyra svarsalternativ för att undvika ett svarsalternativ i mitten. Finns ett mittenalternativ kan det locka svarande att hålla sig neutral eller att göra det lätt för sig själv. Ett jämnt antal svarsalternativ tvingar den svarande att ta ställning. På enkäten är siffrorna som motsvarar de olika svarsalternativen utsatta, jämnt fördelade, med lika långt avstånd mellan varje siffra. Detta för att göra det tydligt för den svarande att avståndet mellan efterföljande

svarsalternativ är lika stora. Av samma anledning är bara beskrivning av ytterligheterna (”håller

inte med alls” och ”håller med helt och hållet”) utmärkta på enkäten. Även om det är en ordinal

skala gör föresatsen att datan kan behandlas som numeriska värden i statistisk mening eftersom värdenas ursprung inte framgår i analysen och att resultaten därmed kan sammanställas som medelvärden (Norman, 2010).

19

I samband med varje område skattade eleverna sina kunskaper inom området både före

uppdraget påbörjades och efter det avslutades (bilaga 5-10). Därigenom erhålls ett mått på hur mycket eleverna själva upplever att de lärt sig om det aktuella området.

4.3 Dataanalys

I den aktuella undersökningen antar vi att eleverna upplever avståndet mellan svarsalternativen i likertskalan som lika stora, vilket understryks av enkätens design. Därmed kan resultaten

behandlas som kontinuerliga värden, vilka har sammanställts som medelvärden. Variansanalys

med ANOVA är en väldigt robust statistisk metod som tillåter data från en likertskala att användas

parametriskt (Norman, 2010). Data från enkäterna sammanställdes och analyserades genom att jämföra resultatet av enkäterna mellan de olika experimentlektionerna och en vanlig NO-lektion samt mellan olika ämnesområden.

De statistiska analyserna har gjorts i SPSS (IBM, version 23) med envägs ANOVA,inklusive

post-hoc (LSD) för att klargöra mellan vilka grupper det finns signifikanta skillnader av enkätsvaren (Hassmén & Koivula, 1996).

Svaren från elevernas självskattning av förståelse analyserades med ett Student’s t-test i SPSS (IBM, version 23) för varje ämnesområde där svaren före jämfördes med svaren efter

(Sawilowsky & Blair ,1992).

4.4 Forskningsetik

I planerande och genomförande av denna studie har Vetenskapsrådets etiska riktlinjer i

dokumentet Forskningsetiska principer inom humanistisk-samhällsvetenskaplig forskning samt boken God forskningssed (Vetenskapsrådet, 2011) följts.

20

För att uppfylla informationskravet har både elever och vårdnadshavare blivit informerade om syftet med studien samt hur den går till före genomförandet. Genom att enkäterna har fyllts i av eleverna själva och deltagande har varit frivilligt har samtyckeskravet uppnåtts.

Konfidentialitetskravet uppfylldes genom att alla enkäter har varit anonyma och ingen information har samlats in eller sparats som kan knytas till en viss individ. För att

nyttjandekravet ska uppfyllas kommer data från enkäterna enbart användas i den aktuella studien.

21

5. Resultat

I det följande avsnittet kommer resultaten från undersökningen att presenteras. Först rapporteras övergripande medelvärden från enkäterna, därefter redovisas de påståenden från enkäterna som gett signifikanta skillnader samt störst effekt av ämnesområde och avslutningsvis en

sammanfattning. Resultaten kommer sedan diskuteras, tolkas och kopplas samman med tidigare studier och teorier i diskussionskapitlet.

Generellt sett verkar eleverna ha en positiv syn på NO-undervisningen. De har gett höga poäng för samtliga områden men också för en vanlig NO-lektion. Ett undersökande arbetssätt med aktuella frågor har gett vissa positiva effekter på elevernas upplevelser. Alla frågor utom en (“NO-lektionerna har gjort mig mer kritisk och skeptisk”) gav poäng över 2,5 redan för en vanlig NO-lektion (figur 1). Experimentlektionerna har gett svarspoäng på över 2,5 för samtliga frågor. De observerade skillnaderna har varit relativt små och alla svarspoäng hamnar inom intervallet 2,5 till 3,4. Det finns dock flera frågor där eleverna har upplevt en signifikant skillnad av ämnesområdenas experimentlektioner. Högst poäng har området Mikroplast fått på frågan “Arbetssättet på NO-lektionerna gör att jag lär mig mer” (tabell 3). De påståenden som har tydligast effekt av ämnesområde var ”Arbetsområdena i NO är intressanta” som ökade från 2,7 för en vanlig NO-lektion till mellan 3,1 och 3,3 för de olika ämnesområdena (tabell 3). När det gäller ”Arbetssättet på NO-lektionerna gör naturvetenskap mer intressant” tenderar samtliga områden ha högre poäng än en vanlig NO-lektion (jämfört med Antibiotika P=0,06, Ämnen i

miljön P=0,12 samt Mikroplast P=0,06).

I de flesta fall skiljde sig inte svaren signifikant mellan ämnesområdena, men på frågan “NO-lektionerna är utmanande” gav eleverna lägre poäng för området Antibiotika än för en vanlig lektion. Frågorna “Arbetsområdena i NO är intressanta” och “Arbetssättet på

NO-lektionerna gör naturvetenskap mer intressant” resulterade i högre poäng för både Antibiotika,

22

Figur 1. Resultat från enkätfrågorna för de olika områdena Antibiotika, Ämnen i miljön samt

Mikroplaster jämfört med en vanlig NO-lektion. Punkterna representerar medelvärden (± SE)

på en likertskala 1-4 (1 = ”håller inte med alls” till 4 = ”håller med helt och hållet”).

Signifikanta skillnader (P <0,05) mellan olika ämnesområden (ANOVA med LSD post-hoc)

visas med olika bokstäver (d.v.s. a är signifikant skiljt från b medan ab ej är signifikant skiljt från a eller b). 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 Enk ät frå go r Va n lig N O -l ek tion Ant ibio tika Ä mn en i miljö n Mikr oplas t Roligt Förstå innehållet Tid för reflektion Utmanande Intressant arbetsområde Användbart för mig Användbart i samhället Aktiv

Kritisk och skeptisk

Positiv till naturvetenskap

Nyfiken

Stimulerar lärande

Naturvetenskap mer intressant

Ta till mig innehållet

Förstår naturvetenskap Lär mig mer Påverka undersökningarna NO -l ekti o nern a A rbetssätt et 2,0 a bb b a ab b 3,6 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 b a ab ab b 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6

Enkätfrågor

Vanlig NO-lektion Antibiotika Ämnen i miljön Mikroplast

2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6

Enkätfrågor

Vanlig NO-lektion Antibiotika Ämnen i miljön Mikroplast

2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6

Enkätfrågor

Vanlig NO-lektion Antibiotika Ämnen i miljön Mikroplast

2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6

Enkätfrågor

23

Tabell 3. Medelvärden för de frågor som gett upphov till störst skillnad mellan olika

ämnesområden eller mellan ämnesområden och en vanlig NO-lektion.

Fråga Vanlig

NO-lektion

Antibiotika Ämnen i

miljön

Mikroplast

Arbetsområdena i NO är intressanta 2,7 3,3 3,3 3,1

NO-lektionerna har gjort mig mer kritisk och skeptisk 2,1 2,6 2,7 2,6

NO-lektionerna är utmanande 3,1 2,6 3,3 3,1

Arbetssättet på NO-lektionerna gör naturvetenskap mer intressant

2,7 3,2 3,1 3,2

Det är tillräckligt med tid för reflektion över frågor som ställs på NO-lektionerna

2,7 2,9 3,2 3,1

När det gäller förståelse så resulterade frågan ”Arbetssättet på NO-lektionerna gör att jag lär mig mer” i höga poäng där samtliga områden låg mellan 3,2 och 3,4 (figur 1). Samtidigt ökade elevernas självskattning av sina kunskaper inom områdena inom samtliga ämnesområdena (figur 2), (P<0,05 för Antibiotika och Mikroplast, P=0,0598 för Ämnen i miljön).

Sammanfattningsvis har eleverna i den aktuella underökningen gett höga poäng för NO-undervisningen både före och under studiens gång. Det har dessutom funnits en effekt av de experimentlektioner och ämnesområden som ingick i studien på flera punkter. Både intresse för naturvetenskap och ämnesområdena, att ha roligt på lektionerna samt nyfikenhet har påverkats positivt.

24

Figur 2. Elevernas självskattning av sin förståelse inom de olika områdena. En fyrgradig

likertskala (1 = ”håller inte med alls” till 4 = ”håller med helt och hållet”) användes för att ta ställning till ett påstående: ”Jag har tillräckliga kunskaper om ….. Jag kan t.ex. förklara problemet för någon som inte är insatt eller själv fatta beslut i mitt liv som rör denna fråga.” Staplarna representerar medelvärden (± SE). Signifikanta skillnader (P <0,05, Student’s t-test)) mellan före och efter inom ett område visas med en asterix.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Antibiotika Ämnen i miljön Mikroplast

Självskattning av förståelse

Före Efter

25

6. Diskussion

Resultaten i denna undersökning indikerar att både arbetsområde och arbetssätt upplevs som mer intressant för samtliga områden som ingick i studien. Det understryker vidare potentialen som finns i att använda undersökande och kontextbaserat arbetssätt i NO-undervisningen. De höga medelvärden som enkäten genomgående resulterade i ger en indikation på att eleverna anser att NO-undervisningen låg på en hög nivå redan innan denna studie genomfördes. Samtidigt visar studien att eleverna upplevde ytterligare förbättringar i undervisningen under de olika

ämnesområdena. Förbättringarna syntes både på lektionsnivå och arbetssätt. Det finns givetvis en risk att den positiva effekten beror på att det har skett en förändring i undervisningen, och

därmed inte nödvändigtvis beror på den specifika förändringen med undersökande arbetssätt och aktuella frågor.

En viktig anledning till varför flera av frågorna inte uppvisade några signifikanta skillnader mellan ämnesområdena, trots att medelvärdena skilde sig och variansen var relativt liten, är det begränsade underlaget. För att genomföra en undersökning på tillfredsställande sätt med tillräckligt tillförlitliga resultat behövs en större population än 10 elever. Trots denna

begränsning ger den aktuella studien tydliga indikationer på fördelarna med undersökande och kontextbaserad NO-undervisning. Resultaten är dessutom i linje med flera andra studier (Jidesjö et al, 2006, Walan & Rundgren, 2015 m.fl.). De undersökningar som framför allt används som jämförelse i diskussionen har betydligt större underlag. Jidesjö et al har använt 751 elever i årskurs 9 från 29 skolor och Walan och Rundgren har analyserat svar från 105 elever i årskurs 9 från två skolor, totalt 6 klasser.

För att kunna jämföra mina resultat med andra studier som använt likertskala med olika antal grader har jag räknat om medelvärden till procent av det maximala värdet på skalan. Det finns vissa begränsningar med fyrgradig skala, bl.a. blir det stora skillnader mellan stegen, t.ex. mellan 3-4. En sjugradig skala, som Walan och Rundgren (2015) använde i sin undersökning, kan ge mer detaljerad information. Dessa skillnader kan vara viss förklaring till Walan & Rundgrens

26

högre poäng (procentuellt). En nackdel med att använda udda antal val i enkäter är att mittenalternativet riskerar att favoriseras av vissa elever.

Det finns stor överensstämmelse i påståendena i denna undersökning med både Jidesjö et al. (2009) och Walan och Rundgren (2015) och därför är jämförelser med dessa studier av särskilt intresse. Flera påståenden som jämförts med Jidesjö et al (2009), t.ex. ”NO-lektionerna har gjort mig mer kritisk och skeptisk”, har gett motsvarande resultat i denna undersökning. Resultaten i den aktuella studien har även stora likheter med studien av Walan och Rundgren (2015) där påståendet ”Det är tillräckligt med tid för reflektion över frågor som ställs på NO-lektionerna” gav liknande resultat både för vanlig NO-lektion och experimentlektioner.

6.1 Intresse för naturvetenskap

Med denna undersökning ville jag få eleverna att bli mer motiverade av naturvetenskap, i skolan såväl som i allmänhet, genom att använda undersökande arbetssätt och aktuella frågor. Att det finns en skillnad i hur eleverna upplever intresse för naturvetenskap och skolans

NO-undervisning har visats tidigare (Jidesjö et al, 2009). En intressant fråga är om det går att komma åt och öka motivation både för naturvetenskap i allmänhet och skolans NO. I denna studie tyckte eleverna att arbetsområdena var intressant. Det var det påstående där poängen ökade mest i samtliga ämnesområden, och både Antibiotika och Ämnen i miljön upplevdes som mer intressanta än en vanlig NO-lektion. För en vanlig NO-lektion fann vi samma resultat som Jidesjö et al (2009). Eleverna tyckte även att arbetssättet bidrar till att göra naturvetenskap mer intressant. För det påståendet angav eleverna högre poäng för de olika ämnesområdena än för en vanlig NO-lektion, även om denna skillnad inte var signifikant. I en liknande studie om

undervisning som rör antibiotika fann Hellgren & Lindberg (2017) att eleverna var positiva men att motivation och intresse för naturvetenskap var oförändrat men att det ändå inte minskade, vilket är den generella trenden i högstadieåldern. Det som bidrog mest till den positiva erfarenheten av att arbeta med autentiska forskningsuppgifter var känslan av kompetens, autonomi och samhörighet i klassrummet (Hellgren & Lindberg, 2017). Frågan om intresse och

27

motivation samt hur det kan påverkas är mycket intressant. Resultaten i denna undersökning föreslår att undersökande arbetssätt och aktuella frågor kan vara ett sätt men det behöver studeras mer.

6.2 Det är roligt på NO-lektionerna

Om elevernas motivation ska stärkas bör det vara en fördel att ha roligt på lektionerna. I den aktuella studien upplevdes området Mikroplast som roligare än en vanlig NO-lektion. Resultaten för en vanlig NO-lektion var högre i den aktuella undersökningen jämfört med i Walan och Rundgrens studie (2015) men samtidigt fann de något högre poäng för experimentlektionerna om CSI jämfört med denna studies ämnesområden.

6.3 Användbart

För en lärare är det viktigt att veta hur användbart eleverna tycker innehållet i ett visst område är. Påståendet ”Arbetsområdena i NO är användbara för mig i min vardag” resulterade i högre medelvärde i denna studie än i en tidigare undersökning med CSI-case (Walan och Rundgren, 2015). Det beror antagligen på områdets natur, då CSI syftar framför allt att göra NO roligare och ta upp andra tillämpningar. Områdena i den aktuella studien är utvalda eftersom de har betydelse för vanliga personers liv. För en vanlig NO-lektion var resultaten samma som i Jidesjö et al (2009) medan eleverna i Walan och Rundgren (2015) satte något lägre poäng. När det gäller användbarheten i samhället ser resultaten lite annorlunda ut. Eleverna i denna undersökning gav något högre poäng för en vanlig NO-lektion jämfört med i Walan & Rundgren (2015). För ämnesområdena var förhållandet det omvända. En stor del av de något högre poängen för Walan och Rundgrens experimentlektioner kan bero på deras val av område, då CSI är mer användbart i samhället än för den enskilde individen.

28

6.4 Nyfikenhet

Nyfikenhet viktig del i naturvetenskapens karaktär och för en forskare är det en nyckelegenskap I den aktuella studien fick påståendet ”NO-lektionerna har gjort mig nyfiken om saker vi inte kan förklara än” högre poäng jämfört med i Jidesjö et al (2009). Eftersom de andra frågorna som jämförts med Jidesjö et al (t.ex. ”NO-lektionerna har gjort mig mer kritisk och skeptisk”) har en tydlig samstämmighet, talar det för att skillnaden i frågan om nyfikenhet kan anses vara relevant och tillförlitlig. Att undervisningen haft en positiv inverkan på nyfikenhet indikerar att eleverna har goda förutsättningar att utveckla sin förståelse för naturvetenskapens karaktär.

6.5 Skillnader mellan olika ämnesområden

Det fanns inte många skillnader mellan effekterna av de olika ämnesområdena i denna

undersökning men antibiotikaområdet upplevdes som mindre utmanande än både övriga område och en vanlig NO-lektion. Det visar att det finns effekter av ämnesinnehållet och inte bara av det undersökande arbetssättet. Effekterna som rör intresse har dock stark koppling till arbetssättet. Utav alla åsikter som studerats är det just intresse, för både naturvetenskap och de specifika arbetsområdena, och lust (”… roligt…”) som påverkats mest i denna undersökning. Dessa fynd ligger i linje med tidigare studier där undersökande arbetssätt och kontext leder till förbättrad motivation, intresse och engagemang hos eleverna (t.ex. Chen & Cowie, 2013; Seraphin et al, 2013 samt Walan & Rundgren, 2015).

6.6 Slutsatser

Ett undersökande arbetssätt involverar de tre förmågorna som är gemensamma för både biologi, fysik och kemi enligt läroplanen för den svenska grundskolan (Skolverket, 2011). Eleverna ska kunna använda kunskaper i naturvetenskap för att (1) ”granska information och ta ställning” i olika samhällsfrågor, (2) genomföra systematiska undersökningar, samt (3) använda ”begrepp, modeller och teorier för att beskriva och förklara” naturvetenskapliga samband. Det går att inkludera eller adressera och träna på dessa förmågor på olika sätt. Ett undersökande arbetssätt med konkreta samhällsfrågor integrerar alla på ett sätt som liknar forskares arbetssätt. Det viktiga

29

med undersökande arbetssätt är inte att göra undersökningar utan snarare hur de görs; vilka syften och lärandemål läraren har satt upp. I ett undersökande arbetssätt ska eleverna både lära sig att göra undersökningar samt få bättre förståelse om naturvetenskapliga undersökningar (Crawford, 2007; Gyllenpalm, 2010). De här aspekterna ligger väl i linje med läroplanernas mål om att utveckla förståelse för hur naturvetenskaplig kunskap är organiserad och utvecklas, med andra ord naturvetenskapens karaktär. Vikten av att arbeta med SNI blir också tydlig här eftersom det där ofta framkommer att forskning är ständigt pågående och kan inte alltid tillhandahålla enhetliga och enkla svar. Personligen tycker jag detta är oerhört viktigt eftersom personer som har otillräcklig insikt i naturvetenskapens karaktär och inte är naturvetenskapligt litterata kan missta forskares, ofta försiktiga, uttalanden som osäkerhet. Risken är då stor att de som låter säkrast på sin sak eller låter högst i en debatt anses som mer trovärdiga än någon som håller sig till sakliga vetenskapliga argument och fakta. Det här gäller inte bara när allmänheten ska skapa sig en uppfattning eller fatta beslut, utan även t.ex. politiker och tjänstemän. Det finns inga färdiga svar i denna typ av undersökningar och därmed liknar den forskning som den faktiskt bedrivs. Eleverna kommer närmre, blir mer engagerade och får en gedigen bild av modern naturvetenskaplig forskning. Eleverna behöver ha en så hållbar förståelse för grunderna i vetenskapliga undersökningar att de kan applicera kunskaperna även i andra sammanhang. Det är en av förhoppningen med detta undervisningsupplägg men som dessvärre inte kan mätas i denna undersökning. Därför behövs utvärdering, uppföljning samt vidare studier.

Mitt mål var att göra NO-undervisningen mer motiverande och relevant, och resultaten antyder att det gett effekt. Arbetssättet uppfattats som positivt och ger en indikation på att eleverna blir mer motiverade av naturvetenskap. I en liknande studie (Seraphin et al., 2013) var resultaten något tydligare men ändå i samma riktning med mer motiverade och engagerade elever. Andra studier som använt undersökande arbetssätt och SNI i NO-undervisningen har visat att eleverna blir mer intresserade (Chen & Cowie, 2013), får högre motivation (Vaino, Holbrook &

Rannkmäe, 2012) samt blir mer positiv inställda till ämnet (Kazeni och Onuwu, 2013). Vilka ämnesområden och frågor som används kan givetvis påverka hur intressant eleverna upplever undervisningen. Enligt Jidesjö et al. (2009) är det framför allt områden som har med bl.a.

rymden och träning att göra som svenska ungdomar är mest intresserade av inom naturvetenskap. I denna studie har eleverna ändå visat att de tycker ämnesområdena var intressanta, men andra

30

områden skulle kunna ha resulterat i en än större effekt. NO-undervisning med SNI har

föreslagits utveckla elevernas kritiska tänkande (Zeidler et al., 2009) och i denna undersökning kan en tendens i den riktningen anas (tabell 3). Det är väldigt svårt att avgöra om

NO-undervisningen har lett till djupare förståelse om naturvetenskapens karaktär, som Driver et al. (1996) och Helldén et al. (2005) påstår. Det behövs uppföljning och utvärdering vid senare tillfällen för att kunna svara tillförlitligt på den frågan. Undervisningen i denna undersökning är dock planerad enligt tidigare studier som har visat positiva effekter i både djupare förståelse och ökat intresse och motivation. En mycket intressant fråga är om eleverna kan använda förmågorna och kunskaperna i andra frågor och sammanhang som det har var visats tidigare (Seraphin et al., 2013). Jag anser att eleverna ska utbildas till medborgare med solid förståelse för

naturvetenskapens karaktär. Idag finns ett överskott av tveksamma och rent felaktig ”fakta” och åsikter i det enorma informationsflöde som vi möts av i vår vardag. Att kunna klargöra

trovärdighet i media, alternativa fakta, propaganda etc. samt fatta välinformerade beslut kommer bli allt viktigare i samhället. Skolans NO-undervisning har en viktig roll att spela i att se till att våra elever blir naturvetenskapligt allmänbildade. Vi kan nå dit genom att diskutera svåra frågor samt öva på att ta ställning till dessa. Genom att få en bättre förståelse för orsaker och

konsekvenser kan eleverna bli naturvetenskapligt litterata.

Med denna studie har jag visat att både undersökande arbetssätt och undervisningens innehåll påverkar elevernas motivation för skolans NO och naturvetenskapliga frågor. Tack vare att NO-undervisningen under studien bedrevs med liknande (undersökande) arbetssätt fast med olika ämnesområden kan jag fastställa att de positiva effekter som uppkommit inte enbart beror på innehållet. De olika kontexter som utgjorde grunden för ämnesområdena i studien är alla aktuella samhällsfrågor som kan anses vara relevanta för både individ och samhälle. Det undersökande arbetssättet bidrar med att de praktiska, hands-on, momenten har fler syften än att bara lära sig

av, utan även om, vetenskapliga undersökningar. Därmed får eleverna en djupare förståelse om

naturvetenskapens karaktär, hur forskning fungerar och blir även mer naturvetenskaplig litterata.

Kontinuitet och långsiktigt tänkande är viktigt i planering av NO-undervisningen (Hellgren, 2016) och det har föreslagits att fasta samarbeten mellan lärare och forskare kan vara ett bra sätt

31

att stärka NO-undervisningen (Houseal, Abd‐El‐Khalick & Destefano, 2014). Det blir då lättare att ge eleverna insikt i forskning, t.ex. genom autentiska forskningsuppgifter. Som en del i att bygga vidare på den aktuella studien är mitt mål är att inleda samarbeten med forskare inom framför allt biologi för att starta gemensamma projekt samt ha utbyte i form av studiebesök, föreläsningar och spridning av forskningsresultat (tredje uppgiften). Många av de

ämnesdidaktiska idéer som ligger till grund för den här studien är sedan tidigare identifierade som faktorer för framgångsrik NO-undervisning. Med denna undersökning har jag tagit ett viktigt steg och framför allt kommer detta arbete utgöra en stabil grund för mitt fortsatta

professionella lärande. Det finns åtskilliga rapporter som belyser vikten av variation, delaktighet, kontinuitet, hands-on undersökningar, tydliga mål, stöttning, verklighetsbaserade, aktuella och konkreta problem samt samtal och diskussion (t.ex. Hellberg, 2016; Skolinspektionen, 2017). Jag är framför allt intresserad av att studera de långsiktiga effekterna av denna undervisningsform när det gäller elevernas förmåga att använda sina kunskaper i andra situationer eller frågor.

32

7. Referenser

Bennett, J., & Holman, J. (2002). Context-based approaches to the teaching of chemistry: What are they and what are their effects? In J. K. Gilbert, O. de Jong, R. Jusiti, D. F. Treagust & J. H. Van Driel (Eds.), Chemical education: Towards research-based practice (pp. 165-184). Dordrecht, Netherlands: Kluwer

Bennett, J., Lubben, F., & Hogarth, S. (2007). Bringing science to life: A synthesis of the

research evidence on the effects of context-based and STS approaches to science teaching.

Science Education, 91(3), 347-370.

Bryman, A. (2015). Social research methods. Oxford university press.

Bulte, A. M., Westbroek, H. B., de Jong, O., & Pilot, A. (2006). A research approach to

designing chemistry education using authentic practices as contexts. International Journal

of Science Education, 28(9), 1063-1086.

Burmeister, M., Rauch, F., & Eilks, I. (2012). Education for Sustainable Development (ESD) and secondary chemistry education. Chemistry Education Research and Practice, 13, 59–68. Chen, J., & Cowie, B. (2013). Engaging primary students in learning about New Zealand birds:

A socially relevant context. International Journal of Science Education, 35(8), 1344-1366. Crawford, B. A. (2007). Learning to teach science as inquiry in the rough and tumble of practice.

Journal of Research in Science Teaching, 44(4), 613-642.

Deci, E. L., & Ryan, R. M. (1985). Intrinsic motivation and self-determination in human

behavior. New York: Plenum.

Driver, R., Leach, J., Millar, R. & Scott, P. (1996): Young peoples images of science. Buckingham, Open University Press.

Duncan Seraphin, K., Philippoff, J., Parisky, A., Degnan, K., & Papinin Warren, D. (2013). Teaching energy science as inquiry: Reflections on professional development as a tool to build inquiry teaching skills for middle and high school teachers. Journal of Science

Education and Technology, 22(3), 235-251.

Ekborg, M., Ottander, C., Silfver, E., Simon S. (2013). Teachers’ Experience of Working with Socio-scientific Issues: A Large Scale and in Depth Study. Research in Science Education 43: 599.

European Commission (EC). (2007). Science education now: A renewed pedagogy for the future

33

Fonseca, M. J., Santos, C. L., Costa, P., Lencastre, L., & Tavares, F. (2012). Increasing

awareness about antibiotic use and resistance: A hands-on project for high school students.

PLoS One, 7(9), e44699.

Hassmén, P., & Koivula, N. (1996). Variansanalys. Studentlitteratur.

Helldén, G., Lindahl, B., & Redfors, A. (2005). Lärande och undervisning i naturvetenskap: en

forskningsöversikt. Vetenskapsrådet.

Hellgren, J. M. (2016). Students as Scientists: A study of motivation in the science classroom. Doctoral dissertation, Umeå Universitet.

Hellgren, J. M., & Lindberg, S. (2017). Motivating students with authentic science experiences: changes in motivation for school science. Research in Science & Technological Education, 1-18.

Hofstein, A., Eilks, I., & Bybee, R. (2011). Societal issues and their importance for

contemporary science education: A pedagogical justification and the state of the art in Israel, Germany and the USA. International Journal of Science and Mathematics

Education, 9, 1459–1483.

Jenner, H. (2004). Motivation och motivationsarbete i skola och behandling. Stockholm: Myndigheten för skolutveckling.

Jidesjö, A, Oscarsson, M, Karlsson, K-G & Strömdahl, H. (2009). Science for all or science for some: What Swedish students want to learn about in secondary science and technology and their opinions on science lessons. Nordina: Nordic Studies in Science Education, 5(2), 213-229.

Knain, E & Kolstø S.D. (2011). Elever som forskere i naturfag. Universitetsforlaget.

Kowalski, M. (2016). Mitigating Microplastics: Development and Evaluation of a Middle School

Curriculum (Master thesis). http://ir.library.oregonstate.edu/xmlui/handle/1957/59211

Houseal, A. K., Abd‐El‐Khalick, F., & Destefano, L. (2014). Impact of a student–teacher–

scientist partnership on students' and teachers' content knowledge, attitudes toward science, and pedagogical practices. Journal of Research in Science Teaching, 51(1), 84-115.

Lederman N.G. & Lederman J.S. 2011, “The Development of Scientific Literacy: A Function of the Interactions and Distinctions Among Subject Matter, Nature of Science, Scientific Inquiry, and Knowledge About Scientific Inquiry”. In: Exploring the landscape of

34

Lyons, T. (2006) Different countries, same science classes: Students’ experiences of school science in their own words. International Journal of Science Education. Vol 28 (6), 591-613.

NGSS Lead States. (2013). Next generation science standards: For states, by states. Washington, DC: National Academies Press.

Parchmann, I., Gräsel, C., Baer, A., Nentwig, P., Demuth, R., & Ralle, B. (2006). ‘Chemie im Kontext’: A symbiotic implementation of a context-based teaching and learning approach.

International Journal of Science Education, 28(9), 1041-1062.

Realdon, G., Candussio, G., Manià, M., & Palamin, S. (2017). Ocean Literacy from kindergarten to secondary school: a vertically articulated curriculum on marine micro-plastics. In EGU

General Assembly Conference Abstracts (Vol. 19, p. 3483).

Roth, W.-M., & Lee, S. (2004). Science education as/for participation in the community. Science

Education, 88, 263–291

Ryan, R. M., & Deci, E. L. (2000). Self-determination theory and the facilitation of intrinsic motivation, social development and well-being. American Psychologist, 55(1), 68–78. Sawilowsky, S. S., & Blair, R. C. (1992). A more realistic look at the robustness and Type II

error properties of the t test to departures from population normality. Psychological

bulletin, 111(2), 352.

Schreiner, C, & Sjøberg, S. (2005). Et meningsfullt naturfag for dagens ungdom?. Nordina:

Nordic Studies in Science Education (2).

Schreiner, C. (2006). Exploring a ROSE garden: Norwegian youth's orientations towards

science: seen as signs of late modern identities. Doktorsavhandling. Oslo: Oslo universitet.

Seraphin, K. D., Philippoff, J., Parisky, A., Degnan, K., & Warren, D. P. (2013). Teaching energy science as inquiry: reflections on professional development as a tool to build inquiry teaching skills for middle and high school teachers. Journal of Science Education

and Technology, 22(3), 235-251.

Sjöström, J., & Talanquer, V. (2014). Humanizing chemistry education: From simple

contextualization to multifaceted problematization. Journal of Chemical Education, 91(8), 1125-1131.

Skolinspektionen. (2017). Tematisk analys: Undervisning i NO-ämnen.

35

Stuckey, M. , Hofstein, A., Mamlok-Naaman, R. & Eilks, I. (2013). The meaning of ‘relevance’ in science education and its implications for the science curriculum,

Studies in Science Education, 49(1), 1-34.

Vaino, K., Holbrook, J., & Rannikmäe, M. (2012). Stimulating students’ intrinsic motivations for learning chemistry through the use of context-based learning modules. Chemistry

Education Research and Practice, 13(4), 410-419.

Vetenskapsrådet, (2011). God forskningssed. Vetenskapsrådet.

Vygotsky, L. (1978). Mind in society: The development of higher mental processes. Harvard University Press, Cambridge, MA.

Walan, S., & Rundgren, S. N. C. (2015). Student responses to a context-and inquiry-based three-step teaching model. Teaching science, 61(2), 33.

36

Bilaga 1: Enkät före

Jag är: Pojke Flicka

Svara på följande påstående enligt hur mycket du håller med, från 1 = ”håller inte med alls” till 4 = ”håller med helt och hållet”

1 2 3 4

Håller inte med alls Håller med helt och hållet

17. Det är roligt på NO-lektionerna.

1 2 3 4

18. Det är lätt att förstå innehållet i NO-lektionerna.

1 2 3 4

19. Det är tillräckligt med tid för reflektion över frågor som ställs på NO-lektionerna.

1 2 3 4

20. NO-lektionerna är utmanande.

1 2 3 4

21. Arbetsområdena i NO är intressanta.

1 2 3 4

22. Arbetsområdena i NO är användbara för mig i min vardag.

1 2 3 4

23. Arbetsområdena i NO är användbara i samhället.

1 2 3 4

24. Jag är aktiv på NO-lektionerna.

37

25. NO-lektionerna har gjort mig mer kritisk och skeptisk.

1 2 3 4

26. NO-lektionerna har gjort mig mer positiv till naturvetenskap.

1 2 3 4

27. NO-lektionerna har gjort mig nyfiken om saker vi inte kan förklara än.

1 2 3 4

28. Arbetssättet på NO-lektionerna stimulerar mitt lärande.

1 2 3 4

29. Arbetssättet på NO-lektionerna gör naturvetenskap mer intressant.

1 2 3 4

30. Arbetssättet på NO-lektionerna gör att jag lättare kan ta till mig innehållet.

1 2 3 4

31. Arbetssättet på NO-lektionerna gör att jag förstår naturvetenskap bättre.

1 2 3 4

32. Arbetssättet på NO-lektionerna gör att jag lär mig mer.

38

Bilaga 2: Enkät för område Antibiotika

Frågorna i denna enkäten gäller området “Antibiotika”. Svara som du har upplevt NO-undervisningen under det senaste ämnesområdet.

Jag är: Pojke Flicka

Svara på följande påstående enligt hur mycket du håller med, från 1 = ”håller inte med alls” till 4 = ”håller med helt och hållet”

1 2 3 4

Håller inte med alls Håller med helt och hållet

33. Det är roligt på NO-lektionerna.

1 2 3 4

34. Det är lätt att förstå innehållet i NO-lektionerna.

1 2 3 4

35. Det är tillräckligt med tid för reflektion över frågor som ställs på NO-lektionerna.

1 2 3 4

36. NO-lektionerna är utmanande.

1 2 3 4

37. Arbetsområdet var intressant.

1 2 3 4

38. Arbetsområdet är användbart för mig i min vardag.

1 2 3 4

39. Arbetsområdet är användbart i samhället.

1 2 3 4

40. Jag är aktiv på NO-lektionerna.

1 2 3 4