Examensarbete
Grundlärarutbildning åk. 4-6, 240 hp
Digitala verktyg och digital kompetens inom
de naturorienterande ämnena
Vilka digitala verktyg används och vilken digital
kompetens bör lärare inom naturorienterad
ämnesundervisning ha för att använda dessa?
Examensarbete I 15 hp
Halmstad 2021-02-08
Titel Digitala verktyg och digital kompetens inom de naturorienterande ämnena - Vilka digitala verktyg används och vilken digital kompetens bör lärare inom naturorienterad ämnesundervisning ha för att använda dessa?
Författare Konrad Berggren & Ebba Lindkvist
Akademi Akademin för lärande, humaniora och samhälle
Sammanfattning Det finns en ständigt pågående digital utveckling i Sverige och världen vilket medför ett krav på skolor och lärare att anpassa
undervisningen och implementera digitala verktyg. Syftet med denna litteraturstudie var att undersöka vilka digitala verktyg grundskollärare använder sig av i sin naturorienterande ämnesundervisning och vilken digital kompetens de bör ha för att kunna använda dessa.
Litteraturstudien baseras på åtta olika artiklar som kommer från olika delar av världen och behandlar olika sorts urval. Det de har
gemensamt är att de på något sätt undersökt det digitala
genomförandet och kompetens som lärare inom naturorienterad ämnesundervisning har. Studiernas resultat visade att de digitala verktyg som används är både fysiska, såsom interaktiva
whiteboardtavlor, datorer, iPads och digitala mikroskop, men även mjukvaror som anteckningsböcker och e-böcker. Resultatet visade även att lärare inom naturorienterad ämnesundervisning behöver en god digital kompetens och kunskap om hur de använder digitala verktyg där Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) kan vara ett bra ramverk. Slutsatsen är att lärare överlag behöver mer digital kompetens om hur de ska kunna implementera det digitala i sin undervisning på ett givande sätt. Vi kommer ej fram till ett svar på vad för mer specifik digital kompetens lärarna behöver. Dock visar artiklarna att lärare inom naturorienterad ämnesundervisning som kan hantera det digitala på ett bra sätt och har rätt resurser skapar en bättre miljö för lärande och ett större engagemang hos eleverna.
Nyckelord TPACK, grundskola, naturorienterande ämnen, digitala verktyg, grundskollärare
Förord
De digitala verktygens intåg i skolvärlden är något som pågått längre än vad många nog tänker. Går vi tillräckligt långt bak i tiden kan kunskapen om att kunna rita något i sand med en pinne räknas som ett framsteg i hur vi kunde visa upp och beskriva något. Detta är kanske inte något som vi idag skulle kalla för tekniskt framsteg utan snarare något en elev i förskolan leker med på rasten. Teknikens intåg i skolan har varit allt från papper och penna, griffeltavla, overheadprojektor, whiteboardtavla, till projektorer, interaktiva whiteboardtavlor, datorer och 1:11. Även inom naturvetenskapen har det skett en utveckling med nya och användbara
verktyg för att kunna utföra olika saker på nya sätt. Exempelvis var förstoringsglaset en gång i tiden ett nytt verktyg som användes för att komma närmare det föremål man ville studera. Dock fungerade inte förstoringsglaset till väldigt små objekt och då utvecklades mikroskopen. Dessa har sedan vidareutvecklas till digitala mikroskop som då kan kopplas till en dator eller projektor. Detta för att exempelvis kunna visa upp något för en hel klass, snabbt och enkelt utan att behöva skapa en overheadbild vilket man tidigare behövt. Det viktiga med
digitaliseringen är dock att tänka på att det är något som är i konstant förändring och att det som är aktuellt idag inte behöver vara aktuellt imorgon. Som skola och samhälle är det viktigt att vi är redo för utveckling och inte fastnar i hur det varit förr.
Ända sedan barnsben har vi båda intresserat oss för digitala verktyg, hur de fungerar och hur de kan användas. Vi anser att vi själva haft väldigt enkelt för att förstå oss på dem och lösa utmaningar som kan uppstå med eller i dem. På gymnasiet studerade Konrad
informationsteknik och Ebba gick naturvetenskaplig inriktning. Innan grundlärarutbildningen hade vi aldrig träffats, men fann varandra snabbt och bestämde oss tidigt för att skriva båda examensarbetena tillsammans.
Sedan början av grundlärarutbildningen har vi intresserat oss för hur digitaliseringen används i skolor och främst om och hur lärare använder digitala verktyg. Detta då vi under
utbildningen ofta har varit frustrerade över hur vissa lärare visat sig vara mer eller mindre oförmögna att lösa digitala utmaningar, vilka vi anser att vi själva hade löst snabbt, lätt och enkelt. Detta skapade en undran om hur grundskollärare arbetar med digitala verktyg. När vi sedan gick kursen som behandlade de naturorienterande ämnena blev vi ännu mer intresserade av hur den digitala tekniken kan användas och hur den faktiskt används när det gäller den naturorienterande ämnesundervisningen. Detta då vi båda vill undervisa inom de
naturorienterande ämnena i vår framtida profession och använda oss av digitala verktyg på ett fungerande sätt. Både för att vi finner ett intresse i det, men även då Skolverket (2019b) skriver att läraren måste planera och utföra arbetet så att eleverna kan främja sin
kunskapsutveckling genom arbetet med digitala verktyg, vilket vi ser som en stor möjlighet. Ännu en anledning till varför vi intresserar oss för detta område är då vi själva fick gå kursen som behandlade naturorienterande ämnen på lärarutbildningen nästan helt på distans. Kursen började januari 2020, vilket gjorde att utbildningen senare lades om till distans på grund av covid-19-pandemin. Tack vare att lärarna var duktiga på att använda digitala verktyg så kunde vi ändå ta till oss innehållet i undervisningen, vilket vi tror hade varit svårt om vi hade haft lärare som inte var så kompetenta inom användandet av digitala verktyg.
Under arbetet med denna litteraturstudie har vi arbetat gemensamt till största del över den digitala plattformen Zoom. På detta sätt har vi kunnat samverka enkelt utan att alltid behöva träffas fysiskt på grund av covid-19-pandemin, vi har dock vid enstaka tillfällen träffats fysiskt. Vi har också till största del skrivit litteraturstudien gemensamt, dock med viss
ansvarsfördelning. Konrad har ansvarat för sökandet av artiklar och urvalet av dessa. Ebba har
ansvarat för referenshantering, skapandet av tabeller och själva strukturen i studien. Trots uppdelningen av ansvarsområden har vi hjälpts åt och anser att vi haft en jämnt fördelad arbetsinsats.
Vi vill tacka vår handledare Göran Karlsson för konstruktiv och utvecklande feedback, men även våra familjer som stått ut med oss under arbetets dalar och toppar. Avslutningsvis vill vi även tack våra kurskamrater för all stöttning och feedback vi fått under arbetets gång.
Innehållsförteckning
Förord 2 Innehållsförteckning 4 Inledning 5 Digital kompetens 6 Tidigare forskning 8Syfte och frågeställning 9
Metod 10
Sökmetod 10
Analysmetod 12
Resultat och analys 13
Digital kompetens och digitala verktyg 13
Interaktiva whiteboardtavlor 13
En dator eller iPad per elev 15
Digitala anteckningar 16 Digitalt mikroskop 17 E-böcker 18 Diskussion 18 Resultatdiskussion 18 Digitala verktyg 18 Lärarnas kunskap 19 Avslutning 20 Metoddiskussion 21 Implikationer för Examensarbete II 22 Referenser 24 Artiklar 24 Övriga referenser 25 Bilagor 27 Bilaga 1 - T-CoRe 27
Inledning
Vi kommer i denna litteraturstudie att undersöka vilka digitala verktyg grundskollärare använder sig av i den naturorienterande ämnesundervisningen2, samt även vilken digital
kompetens lärarna bör ha för att kunna använda dessa.
I denna litteraturstudie används begreppet ‘digitala verktyg’ i betydelse av hårdvara som datorer, iPads, digitala mikroskop och interaktiva whiteboardtavlor, men även mjukvara som olika applikationer och program som kan användas i undervisningen som till exempel digitala anteckningsböcker och e-böcker. Vi har även valt att fokusera på begreppet ‘digital
kompetens’ som förmågan att använda digitala verktyg och förmågan att koppla ihop dessa med andra färdigheter som lärare inom naturorienterad ämnesundervisning3 har. Med digital
kompetens menar vi också ett tillräckligt vetande för att kunna implementera och använda det digitala i sin undervisning på ett sätt som utvecklar eleverna. Kompetensen ska vara tillräcklig för att kunna förstå de digitala verktygen och för att läraren ska kunna utvecklas inom
området.
Det är viktigt att använda sig av digitala verktyg i sin undervisning, bland annat då skollagen (SFS 2010:800, 10 kap, 10 §) fastslår att elever i skolan ska ha tillgång till det som behövs för en modern utbildning, det vill säga inte bara böcker, utan även andra lärverktyg. Den moderna utbildningen handlar om att eleverna ska få förberedas för att verka och leva i samhället, vilket även är ett av skolans uppdrag (Skolverket, 2019b). Eleverna ska även “kunna orientera sig och agera i en komplex verklighet, med stort informationsflöde, ökad digitalisering och snabb förändringstakt” (Skolverket, 2019b, s. 7), vilket enligt oss är en förutsättning för att kunna verka och leva i dagens samhälle. Skolverket (2019b) beskriver även att eleverna ska få möta och lära sig att hantera digitala verktyg inom NO-undervisningen som en del av
systematiska undersökningar.
De digitala verktygens plats i skolan har utvecklats i rasande fart bara de senaste åren, vilket syns på de beslut som tagits av regeringen och Utbildningsdepartementet. Bland annat beslutade regeringen i början av 2017 att förstärka och förtydliga delar i grundskolans läroplan som handlade om att tydliggöra skolans uppdrag om att stärka elevernas digitala kompetens (Regeringskansliet, 2017). Utbildningsdepartementet (2017) gav senare samma år Skolverket i uppdrag att digitalisera de nationella proven. Beslutet handlade bland annat om att Skolverket skulle skapa och utföra en försöksverksamhet där man gradvis inför
digitaliserade nationella prov och extern bedömning. Skolverket (2020b) skriver att en preliminär tidsplan har upprättats och målet är att skolor ska få tillgång till Skolverkets digitala provtjänst höstterminen 2022 och då även tillgång till nationella bedömningsstöd inom bland annat de naturorienterande ämnena4. År 2023 är det dessutom obligatoriskt för
skolorna att genomföra digitala nationella prov inom NO i årskurs nio.
För att kunna genomföra digitala nationella prov krävs det att lärarna har både en “grundläggande generell digital kompetens och en specifik digitala [sic] kompetens” (Skolverket, 2020a). För att förklara vad detta innebär för lärarna så lyfts fyra aspekter av digital kompetens som lärarna behöver ha. Dessa är följande:
● Kunna förstå hur digitaliseringen påverkar samhället och individen. ● Kunna använda och förstå digitala verktyg och medier.
● Ha ett kritiskt och ansvarsfullt förhållningssätt till digital teknik.
2 Kommer i resterande text benämnas som NO-undervisning/en. 3 Kommer i resterande text benämnas som NO-lärare.
● Kunna lösa problem och omsätta idéer i handling på ett kreativt sätt med användning av digital teknik.
Det är också viktigt att det finns en fungerande digital infrastruktur och digitala verktyg på skolorna (Skolverket, 2020c). Vår tolkning här skulle kunna vara att alla elever behöver tillgång till en egen dator, en av lösningarna skulle därför kunna vara att införa 1:15 i
undervisningen. Fleischer (2013) förklarar att det är inte finns någon enhetlig definition på 1:1 i Sverige, vilket gör att det är problematiskt att räkna på antalet projekt som behandlar ämnet i landet. Dock skriver han att:
I de allra flesta projekt definieras en-till-en som att varje lärare och elev har en egen bärbar dator, och i en del projekt ingår även Ipads [sic] och andra surfplattor i verksamheten.Vidare kompliceras bilden av att kommuner i Sverige satsar på en-till-en i varierande utsträckning. I somliga projekt sker satsningen över hela kommunen, i andra endast på utvalda skolor. Det föreligger också skillnader i vilka åldrar satsningen avser. (Fleischer, 2013, s. 32-33)
I Sverige har vi i stor utsträckning 1:1 datorer på våra skolor, men vad det är för verktyg beslutar kommunerna eller skolorna om själva, ofta handlar det dock om iPads, Chromebooks, MacBooks eller diverse Windows-datorer. Det är även upp till varje kommun hur de vill implementera och satsa på 1:1 (Skolverket, 2019a). Men det sker en ökning av antal datorer per elev, vilket Skolverket (2019a) visar då de skriver att det år 2019 fanns 1,3 elever per dator i den svenska skolan mot år 2015 då det fanns 1,5 elever per dator.
Digital kompetens
Utvecklandet av digital kompetens i undervisningen lyfts fram som en viktig del för lärare av Skolverket (2019b). Det ramverk vi valt att använda som kan hjälpa att mäta och lyfta fram den digitala kompetensen i skolan är Technological, Pedagogical and Content Knowledge (TPACK6). Vi valde detta ramverk då vi är bekanta med det sedan vår grundlärarutbildning,
vilket har gjort att andra ramverk som också skulle kunnat vara relevanta har uteslutits. Ramverket kopplar ihop den pedagogiska kunskapen (PK) med den tekniska kunskapen (TK) och ämneskompetensen (CK), vilka tillsammans skapar TPACK (Mishra & Koehler, 2006). TPACKs syfte är att visa upp sambanden mellan de kunskaper en lärare behöver för att kunna undervisa med hjälp av digitala verktyg. TPACK består av tre cirklar som överlappat varandra i ett venndiagram (se figur 1).
Ramverket är framtaget av Mishra och Koehler (2006) som har utvecklat Shulmans teoretiska modell Pedagogical Content Knowledge (PCK). Shulman (1986, 1987, refererad i Mishra & Koehler, 2006) beskriver PCK som att de generella pedagogiska kunskaperna kopplas ihop med ämneskunskaperna. Det räcker inte att en lärare kan de faktakunskaper som krävs, utan att man som lärare måste kunna anpassa situationen efter miljön och de elever man ska möta i klassrummet. PCK är den grund lärare alltid behövt för att kunna lära ut på ett effektivt sätt. Men eftersom världen förändras och tekniken rusar in i våra liv så måste även skolan vara en plats där elever lär sig om tekniska hjälpmedel och får använda dessa i skolan. Mishra och Koehler (2006) skriver därför om behovet av TK. De menar att TK inte ska ses som en separat kunskap som inte hör ihop med CK och PK, utan att de ska ses som en helhet där den moderna läraren behöver alla delarna.
5 En dator eller surfplatta per elev. 6 Kan även kallas TPCK.
Figur 1: Bild som förklarar TPACKs delar.
Reproducerad med utgivarens tillstånd, © 2012 by tpack.org
.
För att få en större förståelse för venndiagrammets innehåll kommer nu en kortfattad
beskrivning av de olika delarna som är fritt tolkad utifrån Mishra och Koehler (2006, 2009), samt genom information från webbplatsen tpack.org.
● CK (Content Knowledge) → Ämneskunskaper inom ämnet.
● PK (Pedagogical Knowledge) → Kunskap i bemötande av elev och klass.
● TK (Technological Knowledge) → Teknisk kunskap inom analog och digital teknik. ● PCK (Pedagogical Content Knowledge) → Ämneskunskaper tillsammans med
kunskapen i hur man ska bemöta eleverna på bästa sätt.
● TCK (Technological Content Knowledge) → Förståelse av både den ämnesmässiga och tekniska kunskapen.
● TPK (Technological Pedagogical Knowledge) → Kunskap i både teknik och bemötande av elev och klass samt hur dessa samarbetar.
● TPACK (Technological Pedagogical Content Knowledge) → Kärnan av venndiagrammet, här ska läraren besitta samtliga tre delar, de ämnesmässiga, pedagogiska och tekniska kunskaperna i sitt arbete.
Eftersom vi i denna litteraturstudie kommer behandla den digitala kompetensen hos lärare kommer vårt fokus vara på de tekniska delarna i venndiagrammet, det vill säga TK, TCK, TPK och TPACK.
Det finns kritik kring TPACK som syftar på att det behöver vidareutvecklas och teoretiskt förfinas till något som kallas ICT7-TPCK (Angeli & Valanides, 2008). Författarna menar att
modellen TPACK saknar en specificering av hur förhållandena mellan de pedagogiska, tekniska och ämnesmässiga kunskaperna ska höra ihop.
En annan kritik som riktats mot TPACK är att gränserna mellan TCK, TPK och TPACK kan vara svåra att dra (Cox & Graham, 2009). Författarna menar att TK handlar om kunskap inom ny teknik som ännu inte hunnit bli alldaglig i undervisningen. Ramverket TPACK ska ses som temporärt och användas för att dra till sig uppmärksamhet till den nya tekniken, ett
exempel de lyfter är att böcker en gång i tiden räknades som ny teknik mot annan äldre teknik som papyrusrullar. Cox och Graham (2009) menar att idag ser ingen böcker som något
tekniskt och att det är på liknande sätt vi ska se utvecklingen inom teknik idag. Författarna tycker därför att vi ska se TPACK som ett glidande ramverk där det viktiga är att lyfta fram den nya tekniken. I deras utvecklade version av TPACK ska man se TCK som den del där man lyfter fram kommande och ny teknik, och att så fort något är allmängods så ska det räknas som CK. Ett exempel författarna lyfter är inom matematiken där miniräknare en gång i tiden var nytt och räknades som TCK, men att det idag, då det är allmängods inom matematik, räknas som CK. Författarna menar att vi ska se TPACK som något som övergår till PCK så fort den tekniska delen har blivit allmänt förekommande och inte längre kan anses som ny. Författarna vill dock också lyfta att TPACK alltid kommer vara aktuellt så länge det fortsätter komma nya tekniska framsteg som ännu inte blivit allmängods som arbetsverktyg inom lärarkåren.
Tidigare forskning
Den digitala tekniken har blivit en allt mer vardaglig del av vårt samhälle. Det som tidigare ansågs som science fiction är något vi nu kan ta för givet (Dufva & Dufva, 2019). Författarna menar att mobiltelefoner, surfplattor och virtuell verklighet bara är en bråkdel av den digitala teknik vi använder idag. Samhället blir mer och mer beroende och vana att använda den digitala infrastrukturen i allt från bankärenden, sjukvårdsregister, och annan personlig information. Författarna summerar det som att om man vill fortsätta vara en deltagande medborgare i det allt mer växande samhället måste man förstå vad det digitala innebär. Digitaliseringen kan ses som ett paraplybegrepp som ska innefatta information om hur det digitala påverkar och ska användas i samhället. Författarna menar att digitalisering är något väldigt abstrakt och svårt att greppa, vilket i sin tur kan leda till en avskild känsla från det digitala runt omkring oss. Men eftersom det digitala samhället inte är något som är på väg bort så är behovet av att veta hur man ska vara och bete sig i den digitala världen en allt större nödvändighet i samhället (Dufva & Dufva, 2019).
Digitaliseringen skapar nya utmaningar för både lärare och elever i skolan (Tallvid, 2015). Det sker förändringar i arbetet i klassrummet som inte väcker någon större uppmärksamhet vid implementering, men ändå påverkar mycket hur arbetet sker i klassen. Ett exempel på detta är efter att en skola implementerat 1:1 i undervisningen. Detta gjorde att inlämningar av textuppgifter gick från handskrivna till digitalt skrivna som eleverna sedan skickade in digitalt (Tallvid, 2015). Författaren skriver hur den 1:1 satsning vi har idag kan ses som en
digitalisering av skolan som pågått mer än 40 år då det redan på 1970 och 1980 talet fanns implementering av digital teknik i skolundervisningen. Författaren menar att många av de digitala satsningarna genom åren har initierats av staten, men på senare år har kommuner, rektorer och enskilda lärare tagit initiativ att föra in modernare digital teknik i skolan och undervisningen.
Att beskriva den digitala teknologins påverkan på lärares arbete och på aktiviteterna i klassrummet kan liknas vid att sikta mot ett rörligt mål.
Utvecklingen pågår ständigt och de förhållanden, vad beträffar digitalisering av svenska klassrum, som rådde när arbetet med denna avhandling inleddes förändras oavbrutet. (Tallvid, 2015, s. 115)
Den svenska regeringen har ökat investeringen för att digitalisera skolan och undervisningen där till exempel 1:1 och andra informations- och kommunikationsteknik8-system är en stor del
(Håkansson Lindqvist & Pettersson, 2019). Författarna menar att trots den stora investeringen i det digitala är påverkan på lärandet vagt. Författarna lyfter även att Skolverket vart tredje år utvärderar hur den digitala kompetensen i den svenska skolan har utvecklats. Enligt
Håkansson Lindqvist och Pettersson (2019) tar Skolverket upp i sin rapport som publicerades år 2016 att investeringarna skolorna gjort inom tillgång till digital teknik har ökat, men att den pedagogiska utvecklingen för den digitala kompetensen verkar ha hamnat på efterkälke. Författarna skriver att rapporten från Skolverket lyfter att även om den digitala kompetensen och användandet hos rektorer har höjts sedan år 2009, så tycker fortfarande en tredjedel av rektorerna att de inte har tillräckliga kunskaper inom det digitala. Rektorer måste tänka över hur de ska styra, stödja och använda den digitala tekniken i skolan (Olofsson, 2011, refererad i Håkansson Lindqvist & Pettersson, 2019). Höga förväntningar från samhället på hur det digitala ska användas kan leda till att rektorerna upplever digitaliseringsarbetet som utmanande och svårt.
Rektorerna i studien känner även att de behöver utveckla sina lärares och elevers digitala kompetens (Håkansson Lindqvist & Pettersson, 2019). Detta genom att skapa en stödjande miljö där alla elever får möjligheten att möta de utmaningar som finns i dagens
informationssamhälle och möta såväl förmågan att kunna ta ställning i en kritisk fråga. Författarna skriver också att rektorernas roll är viktig för att sätta skolans riktning inom digitaliseringens utveckling. Rektorerna behöver stötta lärares och elevers arbete med digitala verktyg, detta för att lärarna ska kunna lära ut effektivt till eleverna. Något som också är viktigt för skolans utveckling och framtida riktning är hur rektorns prioriteringar ser ut. Håkansson Lindqvist och Pettersson (2019) skriver att det är viktigt att leda i riktning med digitaliseringen för att kunna stötta och utveckla sina organisationer.
Forskning påvisar även att trots ökad tillgång till digitala resurser så har få lärare integrerat IKT i sin kursplan på ett sätt som leder till några faktiska förändringar i hur man arbetar i klassrummet, vilket Nilsson et al. (2019) skriver i ett konferensbidrag. Författarna vill lyfta fram vikten av att reflektera över varför och hur man ska använda digital teknik inom NO och i deras fall via analysverktyget Technological Content Representation (T-CoRe). För att få en förklaring av vad T-CoRe innebär, se bilaga 1. Författarna lyfter fram att det inom
utbildningen för NO-lärare behövs sammanhängande kärnidéer som stödjer både kursen de läser, men samtidigt vara kopplad till den kommande undervisningen efter avklarad
utbildning. I projektet de arbetar med uppmuntras lärare under utbildning inom NO att reflektera över sin planering och sitt kommande yrkesutövande. Detta för att de ska vara medvetna om varför och hur de ska använda den digitala tekniken i sitt kommande yrke som NO-lärare.
Syfte och frågeställning
Denna litteraturstudie syftar till att undersöka vilka digitala verktyg grundskollärare använder sig av i sin NO-undervisning och vilken digital kompetens de bör ha för att kunna använda dessa. Frågeställningarna som denna litteraturstudie ska besvara är:
- Vilka digitala verktyg används av grundskollärare i NO-undervisningen? - Vilken kunskap bör grundskollärare ha inom användandet av digitala verktyg i
Metod
Under denna rubrik kommer vi beskriva vilken sökmetod och analysmetod vi använt i denna litteraturstudie.
Sökmetod
Första steget i att kunna genomföra datainsamlingen till litteraturstudien skedde genom att välja relevanta nyckelord utifrån frågeställningarna. Här valdes då ‘grundskollärare’, ‘digitala verktyg’ och ‘naturorienterande ämnen’ ut. Med hjälp av dessa nyckelord skapades sedan olika sökord, detta genom att hitta olika synonymer, men även genom att översätta både nyckelorden och synonymerna till engelska då det finns mer forskning på engelska än på svenska.
När sökorden tagits fram använde vi dessa i databaserna SwePub och Educational Resources Information Center (ERIC) Proquest interface för sökningarna, där texterna var tvungna att vara ‘peer reviewed’.
När vi började söka efter artiklar och avhandlingar som kunde passa frågeställningen märkte vi snabbt att vi använt oss av för breda sökningar då det gav oss en oerhört stor träffyta. En sökning vi började med i ERIC Proquest interface var “Elementary school” AND Digital, och med denna sökning fick vi upp 881 träffar som var ‘peer reviewed’. Vi insåg då att det var en stor mängd material som berörde digitala verktyg i grundskolan i stort men som inte
fokuserade på NO då vi glömt att inkludera just det sökordet. När NO sedan lades till blev söksträngarna mer preciserade, vilket gjorde att vi kunde hitta material som inkluderade alla de tre begreppen vi ville för att de skulle stämma överens med frågeställningarna. Dessa söksträngar gav oss då artiklar och avhandlingar som riktar sig till grundskolan, handlar om digitala verktyg och har koppling till NO, se tabell 1 för utvecklande inkluderings- och
exkluderingskriterium. I den andra söksträngen, se tabell 2, lade vi till TPACK då vi ansåg att detta också var en viktig del i att använda sig av digitala verktyg i klassrummet. Med dessa avgränsningar blev allt annat material som då saknade någon av dessa kriterier exkluderade. När vi sökt i databaserna skedde urvalet på samma sätt på båda söksträngarna. Vi började med att läsa igenom resultatens rubriker och exkluderade de vi inte fann relevanta. De vi fann relevanta genom att läsa rubriken kom vidare i urvalet och då lästes sammanfattningarna igenom, men även här föll några bort då vi ansåg att de inte kunde svara på frågeställningarna. De artiklar som sedan var kvar började läsas igenom, och även här fann vi några som var irrelevanta för denna litteraturstudie utifrån våra inkluderings- och exkluderingskriterium. De källor som sedan blev kvar finns presenterade i tabell 2 tillsammans med antal träffar med varje söksträng. En artikel kom dock med trots att rubriken i sig inte var relevant, detta var
Time for Slime. Denna rubrik väckte ett intresse vilket gjorde att vi läste artikelns abstract
direkt eftersom rubriken i sig inte gav oss någon information som hade gjort att vi skulle tagit med den i studien.
Tabell 1: Inkluderings- och exkluderingskriterium.
Inkluderingskriterium Exkluderingskriterium Argument Grundskolan Förskolan, högskolan,
gymnasium och universitet
Vi vill endast få med artiklar som berör grundskolan eftersom det är där vi kommer vara aktiva i vår framtida profession.
Utbildade NO-lärare Lärarstudenter Vårt syfte är att ta reda på hur verksamma NO-lärare som är utbildade använder sig av digitala verktyg i NO, inte hur lärarstudenter gör.
Digitala verktyg Redskap som inte anses
vara digitala Vi vill ha med digitala verktyg som kan utveckla hur NO-lärare undervisar i NO. Artiklar skrivna på
engelska eller svenska
Artiklar skrivna på andra språk
Vi har endast tillräckliga språkkunskaper inom det svenska och engelska språket.
Ämnet NO ska
behandlas Artiklar som inte behandlar NO Artiklarna ska behandla ämnet NO och inte endast andra ämnen eftersom litteraturstudien handlar om NO-lärare. Peer reviewed Artiklar som inte är peer
reviewed Artiklarna ska vara peer reviewed, vilket är en sorts kvalitetsgranskning som säkrar att forskningen har en hög standard. Detta då forskningen granskats av ämnesexperter innan den publicerats.
År 2010 - 2020 Artiklar publicerade innan 2010 eller efter 2020
Vi ville ha med artiklar från det senaste decenniet för att vara aktuella i dagens skola.
Tabell 2: Sökträffar och urval till artiklar.
Analysmetod
Analysen av artiklarna definierar vi som en kvalitativ innehållsanalys, vilket enligt Jacobsson och Skansholm (2019) är en metod där man drar slutsatser efter resultatet i empirin.
Författarna beskriver att det handlar om att man bearbetar, tolkar och analyserar empirin, “där fokus ligger på att strukturera innehållet för att möjliggöra en vetenskaplig tolkning”
(Jacobsson & Skansholm, 2019, s. 124). När vi läst och analyserat artiklarna i denna litteraturstudie har vi därför valt att kategorisera dessa utifrån vilka digitala verktyg som texterna behandlar. De kategorier som då skapats och används i den kommande analysen är: interaktiva whiteboardtavlor, en dator eller iPad per elev, digitala anteckningar, digitala mikroskop och e-böcker. Information som är kopplat till vår andra frågeställning: Vilken
kunskap bör grundskollärare ha inom användandet av digitala verktyg i NO-undervisningen?
har inkluderats i samtliga kategorier.
Databas Antal träffar med
avgränsningar
Antal valda artiklar
Rubrik på valda artiklar Utgivningsår
Söksträng 1: "Elementary school" AND ("science" AND digital)
SwePub 5 - ERIC
Proquest interface
216 5 Using Digital Science Notebooks to Support Elementary Student Learning: Lessons and Perspectives From a Fifth-Grade Science Classroom
2019
Elementary Students Using a Tablet-Based Note-Taking Application in the Science Classroom
2016 Talking about science in interactive whiteboard classrooms 2010
Time for Slime 2011
Universal Design for Learning and Elementary School Science: Exploring the Efficacy, Use, and Perceptions of a Web-Based Science Notebook
2013
Söksträng 2: TPACK AND ("science" and teacher and "elementary school")
SwePub 1 - ERIC
Proquest interface
23 3 The “T” in STEM: How Elementary Science Teachers’ Beliefs of Technology Integration Translate to Practice During a Co-Developed STEM Unit
2017
Exploring the TPACK of Taiwanese elementary mathematics and science teachers with respect to use of interactive whiteboards
2012
EXPLORING THE REASONS FOR USING ELECTRIC BOOKS AND TECHNOLOGIC PEDAGOGICAL AND CONTENT KNOWLEDGE OF TAIWANESE ELEMENTARY MATHEMATICS AND SCIENCE TEACHERS
Resultat och analys
I denna del av litteraturstudien kommer vi gå igenom de utvalda artiklarnas resultat och innehåll, och därigenom visa vad artiklarna säger kring användande av digitala verktyg inom NO-undervisningen i grundskolan. Litteraturen som kommer analyseras och senare diskuteras finns i tabell 4 och tabell 5 i bilaga 2. Litteraturens frågeställningar har översatts till svenska och information som vi ej fann relevant har exkluderats.
Digital kompetens och digitala verktyg
Tekniken i klassrummet utvecklas snabbt och lärarkåren måste utvecklas i samma takt för att kunna bemöta dagens digitala studenter som vuxit upp med helt andra digitala förutsättningar (Murica & Sheffield, 2010). Författarna skriver att den australiska regeringens initiativ ‘den digitala utbildningsrevolutionen’ lyfter behovet av att eleverna i den australienska skolan behöver större tillgång till IKT i sin utbildning, men även att lärarkåren måste utbildas till att kunna integrera de digitala verktygen i sin undervisning. Det finns tre områden som The
International Society for Technology in Education (2008, refererad i Jang & Tsai, 2012)
menar att en lärare bör besitta för att ha möjlighet att använda digitala verktyg i sin undervisning på ett bra sätt. Dessa är:
1. Baskunskaper om begrepp och användning av den digital tekniken. 2. Kunskap om att använda digitala verktyg för personlig eller professionell
utveckling.
3. Kunskap om att använda digitala verktyg i lärande.
I Taiwan finns en ökad tendens att förbättra lärarnas förmåga för att kunna tillämpa nya digitala verktyg i skolan för att förbättra undervisningen (Jang & Tsai, 2012). De poängterar dock att implementering av digital teknik i undervisningen inte är något som är så enkelt som att endast köpa in tekniken. För att kunna maximera användandet och effektiviteten i de nya digitala verktygen som krävs det att lärarna har tillräckliga kunskaper i PK och CK
kombinerat med TK, vilket är de tre kunskaper och förmågor som tillsammans bildar TPACK. Mishra och Koehler (2006, refererad i Jang & Tsai, 2012) argumenterar för att TPACK inte bara är en kombination av de tre områdena. De anser att förmågorna ska ses som en kunskap om hur man ska implementera de olika områdena med varandra på nya sätt. Detta för att finna sätt att kunna maximera potentialen i utbildningstekniken som ska används i klassrummet.
Att utnyttja digitala verktyg för att förbättra lärandet hos eleverna lyfter också Hackling och Prain (2005, refererad i Murica & Sheffield, 2010) som studerat effektiv klassrumspraxis. De menar att det inte bara är naturupplevelser, aktivt engagemang och undersöksbaserat lärande som bidrar till den ökade förståelse hos eleverna inom NO-undervisning, utan också att använda digitala verktyg. Detta är även något som Goodrum och Rennie (2007, refererad i Murica & Sheffield, 2010) håller med om då de i den australiska handlingsplanen för skolvetenskaplig utbildning skrivit att eleverna lär sig vetenskap genom att söka förståelse från flera informationskällor, allt från det klassiska i böcker till att söka efter fakta på internet.
Interaktiva whiteboardtavlor
Den interaktiva whiteboardtavlan rapporteras vara ett effektivt sätt för NO-lärare att
interagera med sina elever och visa upp det digitala innehållet på ett interaktivt sätt (Murica & Sheffield, 2010). Författarna skriver:
The IWB enables students and teachers to interact with all the functions of a desktop computer through the board’s large touch sensitive surface. [...] Teachers who use effective interactive pedagogies with the IWB can enhance the learning benefits of interactive websites and ICT generally by bringing the experience to the whole class or alternatively, supporting small group learning with ICT. (Murica & Sheffield, 2010, s. 418)
Den interaktiva whiteboardtavlan kan därför ge eleverna datorbaserad inlärning utan att eleverna ska behöva sitta isolerade själva bakom en egen datorskärm.
Introduceringen av interaktiva whiteboardtavlor påbörjades redan 2007 i Taiwan för att förbättra användningen av IKT i undervisningen (Jang & Tsai, 2012). Den taiwanesiska regeringen har enligt författarna förstått potentialen i de interaktiva whiteboardtavlorna och har därför subventionerat inköp av dessa för skolorna. På grund av denna subventionering är nu den interaktiva whiteboardtavlan en av de mest förekommande digitala föremålen som är använd av lärare på skolorna i landet. Jang och Tsai (2012) menar dock att det fortfarande är många lärare som inte använder sig av interaktiva whiteboardtavlor i sin undervisning. Författarna tror att det kan bero på bland annat budgetrestriktioner, begränsad plats i klassrummet och/eller för lite utbildning i hur det nya verktyget ska användas. Författarna anser att även om den interaktiva whiteboardtavlan som verktyg är något väldigt positivt så har problem framkommit vid implementering av det i skolorna. Det är dock inget förvånande att implementering av nya digitala verktyg ibland blir knepigt då de nya användarna inte har tillräcklig förståelse för hur de ska använda det nya för att förbättra undervisningen (Jang & Tsai, 2012).
En effektiv användning av den interaktiva pedagogiken med hjälp av en interaktiv whiteboardtavla kan motivera och engagera eleverna (Murica & Sheffield, 2010). Den interaktiva whiteboardtavlan ger större möjligheter att förstå viktiga naturvetenskapliga begrepp och naturvetenskapens roll för att få en förståelse för världen. Murica (2008, refererad i Murica & Sheffield, 2010) hittade att en aktiv NO-inlärning ihopkopplad till elevernas sociala sammanhang var allt mer möjlig att genomföra tack vare den interaktiva whiteboardtavlan. Författaren menar att den interaktiva whiteboardtavlan ger möjligheten att skapa kreativ NO-undervisning där man kan använda olika interaktiva internettjänster. Att i undervisningssammanhang direkt kunna anteckna på tavlan med de interaktiva verktygen skapar en möjlighet att tidseffektivt kunna skapa en sekvens av aktiviteter för undervisningen. Elevernas tankar och idéer kan omsättas på ett snabbt och enkelt sätt, vilket kan göra att undervisningen direkt blir verklighetskopplad.
En annan fördel med den interaktiva whiteboardtavlan är möjligheten att på ett ögonblick kunna göra om ett analogt föremål till något digitalt och interaktivt (Jang & Tsai, 2012). Filen går sedan enkelt att spara ner digitalt för användning senare igen eller för att kunna granska det man gjort efter lektionen. Att arbeta med den interaktiva whiteboardtavlan i helklass, där elevernas frågor används för att klargöra eventuella frågor och problem, ger en omedelbar återkoppling till eleverna. Gillen et al. (2008, refererad i Jang & Tsai, 2012) skriver att många NO-lärare menar att den interaktiva whiteboardtavlan är bättre på att fånga och behålla elevernas uppmärksamhet under en lektion och ökar därför elevernas motivation och förmåga att lära sig på en snabbare hastighet än tidigare. Holmes (2009, refererad i Jang & Tsai, 2012) vill lyfta det positiva som NO-lärare har uppnått när de lyckas integrera kapaciteten av den interaktiva whiteboardtavlan i kombination med sitt redan beprövade och pedagogiskt effektiva sätt att undervisa. Författaren menar också att användandet av den interaktiva whiteboardtavlan stödjer lärarnas möjlighet att visa upp och lära ut de digitala verktygens färdigheter till sina elever som visas, vilket ökar elevernas intresse och deltagande via den interaktivitet som den tavlan erbjuder.
Det viktigaste är hur läraren använder föremålet i klassrummet enligt Murica och Sheffield (2010), och syftar på att det är precis samma som med alla andra resurser eller verktyg som man tar in i klassrummet. Den interaktiva whiteboardtavlan blir inte bättre än läraren som använder verktyget. Även Constantine och Jung (2019) skriver att NO-läraren de gjorde en studie om anser att man inte bara ska inkludera digitala verktyg i klassrummet, utan att det måste tjäna ett specifikt syfte. Higgins et al. (2007, refererad i Murica & Sheffield, 2010) påpekar också att bra undervisning fortfarande är bra undervisning med eller utan de digitala verktygen, men att med rätt digitala verktyg och kunskap i hur de ska användas så kan de förstärka pedagogiken. Det krävs dock att både lärare och elever är engagerade och använder tekniken till den potential som den besitter. Det digitala ska inte ses som ett slutmål, utan som ett pedagogiskt verktyg att uppnå ett bra lärande och komma närmare målen i undervisningen.
En dator eller iPad per elev
Hur skolorna ska implementera och använda de digitala verktygen i sin NO-undervisning är något som Constantine et al. (2017) har forskat om. Författarna lyfter hur de digitala
verktygen på senare år har utvecklats snabbt och hur tillgängligheten av det digitala ökat i vårt samhälle. Författarna menar att de elever som växer upp och går i grundskolan nu är vad som kallas för en digital urinvånare. Dessa elever har vuxit upp med det digitala på ett sätt som generationer före dem inte har. För att kunna bemöta dessa elever så har man i USA, precis som i många andra länder i västvärlden, satsat på 1:1 initiativet. Constantine och Jung (2019) menar att man som NO-lärare i en skola med 1:1 måste lära sig integrera de nya digitala verktygen på ett meningsfullt sätt i sina kursmål för att skapa ett meningsfullt lärande inom NO-undervisningen.
NO-lärare möter en stor utmaning i att kunna integrera de nya digitala verktygen med deras redan etablerade sätt att lära ut, och tyvärr får de oftast inte tillräckligt med utbildning eller stöd för hur de ska användas (Constantine et al., 2017). I studien följer de tre NO-lärare i årskurs fyra och fem. Författarna vill veta vad de olika lärarna tänker om och hur de använder sig av de digitala verktygen inom NO-undervisningen i en skola som implementerade en iPad per elev året innan studien genomfördes. Samtliga tre NO-lärare såg de digitala hjälpmedlen som ett verktyg men att de hade olika tankar om vad ett digitalt verktyg var. Två av lärarna i studien pratade om digitala verktyg i relation till ämnet och att verktygen är något som hjälper eleverna att skapa, men även att de förbättrar elevernas lärande och förståelse av det berörda ämnet. Den tredje NO-läraren i studien ansåg att ett verktyg mer var något som används för att göra en uppgift enklare och att det inte måste vara ett digitalt verktyg. I studien kommer Constantine et al. (2017) fram till att lärarna använder sig av de digitala verktygen på olika sätt. Alla lärarna var överens om att det var i mitten av venndiagrammet (se figur 1) man skulle vara för att på bästa sätt använda sig av digitala verktyg i sin undervisning.
Observationerna visade dock att endast en av de tre lärarna följde detta i praktiken, de andra lärarna hade en vision om sitt teknikanvändande som inte stämde överens med hur de sedan arbetade i praktiken.
Furthermore, these findings illustrate a disconnect between science teachers’ beliefs about TPACK and their enactment of TPACK during a STEM unit implementation. In short,the teachers’ beliefs about technology integration in STEM were more ambitious than their actual practice. (Constantine et al., 2017, s. 348)
Här visas den skillnad som uppvisas i lärarnas tankar om sitt TPACK-användande och hur de faktiskt integrerade det i sin NO-undervisning (Constantine et al., 2017). Författarna anser att detta visar hur viktigt det är att lärarna får en tillräcklig utbildning i hur de ska integrera iPads
med sin pedagogik och ämneskunskaper på ett effektivt sätt. Detta påvisar ett behov av att utveckla ett sätt för lärarna att få till sig information om vilka applikationer som är relevanta och hur dessa ska användas i klassrummet. För att kunna integrera en iPad per elev i
undervisningen på ett sätt så lärarnas pedagogiska tankar om hur de vill integrera de digitala verktygen översätts till verkligheten i deras arbete (Constantine et al., 2017).
Digitala anteckningar
Digitala anteckningsböcker inom NO är något som använts för att stödja utvecklingen och läskunnigheten inom litteratur (Rappolt-Schlichtmann et al., 2013). Författarna menar att en anteckningsbok inom NO-undervisningen som använts effektivt hjälper eleverna till att utveckla ett kritiskt tänkande. Klassiska fysiska anteckningsböcker inom NO-undervisningen blir i första hand ett mekaniskt sätt att skriva ner information och sällan något som utvecklar en djupare förståelse om det man arbetar med. Utan tillräckliga kunskaper i att skriva och läsa menar författarna att det kan finnas en barriär för eleverna då det kan bli svårt att nå en
djupare inlärning för dem. För att undvika detta använder sig Rappolt-Schlichtmann et al. (2013) av vad de kallar för Universal Design for Learning (UDL), vilket är ett web-baserat anteckningsprogram designat för att användas och lära ut NO inom grundskolan. De menar att detta verktyg kan hjälpa eleverna överkomma barriärer som i vanliga fall uppkommer inom undervisningen och att eleverna lär sig mer än vad de hade gjort om de använt en klassisk statisk anteckningsbok.
Det var viktigt för en NO-lärare i studien som Constantine och Jung (2019) gjorde, att den digitala anteckningsboken som eleverna använder är något mer än en digital kopia av det som annars kan göras med papper och penna. Ett exempel på detta har Rappolt-Schlichtmann et al. (2013) skrivit om då man kan använda text till tal direkt i den digitala anteckningsboken och även översättningar från olika språk. En digital anteckningsbok måste ge något extra och utnyttja de digitala möjligheter som en iPad har (Constantine & Jung, 2019). Författarna anser att det digitala verktyget måste utföra ett syfte och vara till hjälp för det lärande som ska utföras. Även Paek och Fulton (2016) skriver att de tror att de digitala verktygen kan stödja elevernas skrivande och antecknande inom NO när det används på rätt sätt. De skriver att ett välutvecklat digitalt verktyg kan hjälpa eleverna både kognitivt och socialt i de vetenskapliga undersökningsuppgifterna.
Nyckeln till den digitala anteckningsboken är att hitta en mjukvara som möter de behov eleverna har enligt Paek och Fulton (2016). Detta inom det kognitiva, sociala, fysiska
samtidigt som det är kopplat till läroplanen och lärarens behov. Författarna lyfter i sin artikel upp en rad olika verktyg som de anser kan hjälpa inlärningen av NO genom den digitala anteckningsboken. Exempelvis kan eleverna skriva och rita vad de ser, spela in ljud för att enklare kunna uttrycka vad de ser och tänker, organisera och skapa tabeller för sin data och möjligheten för läraren att kunna ge formativ bedömning under arbetsgång genom
molnbaserade tjänster. Paek och Fulton (2016) menar att molnbaserade tjänster hjälper kommunikationen mellan elev och lärare och gör att eleven kan arbeta från varsomhelst och inte är bunden till en speciell plats eller bok. Eleven kan arbeta från alla uppkopplade enheter och även läraren kan komma åt elevens material från varsomhelst.
Elevernas engagemang och intresse ökade då de använde sig av den digitala anteckningsboken i undervisningen (Rappolt-Schlichtmann et al., 2013). Elever i
undersökningen ska ha uttryckt att det var roligare att använda den digitala anteckningsboken i jämförelse med det vanliga sättet med papper och penna. Lärarna trodde att elevernas intresse och engagemang skulle minska efter nyhetens behag avtagit, men intresset hos
eleverna ska inte ha minskat trots utmaningar med teknik och bredbandsstrul. En av lärarna sa följande:
I think they [students] were way more engaged. They were more energized. It was exciting to them. And I really was kind of thinking that it might wear off a little bit as they got into it, but I don’t think it did at all. (Rappolt-Schlichtmann et al., 2013, s. 1219)
En annan lärare sa följande om det mer klassiska där eleverna antecknar för hand i en anteckningsbok:
[I]n a paper-and-pencil notebook, you know, there are a lot of kids who are challenged with handwriting and, honestly, spelling is atrocious, so when they go back to re-read something or use their notebook to study, they don’t even know what they wrote. (Rappolt-Schlichtmann et al., 2013, s. 1220)
Liknande resultat i hur den digitala anteckningsboken användes av både elever och NO-lärare lyfter även Paek och Fulton (2016). En NO-lärare i studien beskriver hur glada och bekväma hens elever var med att använda det digitala verktyget och sa följande:
[...] as the year progressed, I had students get their iPad before class started and the purpose of that was just to have it on their desks ready to go. But on their own, students would complete assignments even before school began. And, I mean, that was just amazing. So I think it has been great because students have been so excited about it, that I see the quality of their work has improved just because they had these new tools to record their scientific observations and thinking. (Paek & Fulton, 2013, s. 144)
Att det finns många möjligheter med att använda den digitala anteckningsboken i
NO-undervisningen lyfter Paek och Fulton (2016). Dock förtydligar författarna att det behövs mer undersökning kring hur den digitala anteckningsboken ska användas i undervisning. Både NO-lärare och elever i forskningen var bekväma med att använda det digitala verktyget och elevernas engagemang ökade och även kvaliteten på arbetet de gjorde. Att integrera digitala verktyg på ett meningsfullt sätt som till exempel genom en digital anteckningsbok inom NO-undervisningen är ett viktigt steg för utvecklingen inom NO (Paek & Fulton, 2016).
Digitalt mikroskop
Genom att använda ett digitalt mikroskop som går att koppla till en projektor kan man bryta barriärerna som kan upplevas om eleverna själv skulle använt ett icke-digitalt mikroskop (Tessmer & Cowlishaw, 2011). Eleverna kan ha svårt att handskas med dem, och det är inte säkert att eleverna upplever eller tittar på det som läraren önskar att de skulle göra. Författarna menar därför att fördelarna väger över kostnaden för ett digitalt mikroskop.
Although the initial costs of a digital microscope may seem prohibitive, there are several advantages. These include only needing to purchase and maintain one quality piece of equipment, guaranteeing that each student will see what you want them to see, and the ability to reach a relatively large audience. (Tessmer & Cowlishaw, 2011, s. 38)
Författarna anser att en undersökning av den mikroskopiska världen kan vara en viktig del av alla vetenskapliga läroplaner. Just detta lektionsupplägg, med användandet av ett digitalt mikroskop som projiceras på en skärm, gör även att eleverna kan gå upp och peka och uppleva på skärmen, vilket Tessmer och Cowlishaw (2011) fann givande för eleverna.
E-böcker
Chen och Jang (2013) skriver att forskare lyft fram att e-böcker är en plattform med stor potential för att lära eleverna web-baserad kunskap. E-boken öppnar upp möjligheten till ett bibliotek som är öppet 24 timmar om dygnet sju dagar i veckan där materialet snabbt går att komma åt. Enligt författarnas resultat tyckte över 70% av lärarna som använde sig av
e-böcker att de ökar elevernas motivation, hjälper eleverna att koncentrera sig, hjälper lärarna förklara komplexa och abstrakta koncept, ökar interaktiviteten mellan lärare och elev, ökar flexibiliteten och ökar elevernas deltagande, samt att e-boken är enkelt att använda. Detta visar att anledningen till att NO-lärare använder sig av e-böcker i klassrummet inte skiljer sig avsevärt, dock visar undersökningen att lärarnas TPACK visar skillnad. NO-lärarna uppvisar en större TPACK än matematiklärarna, vilket författarna anser kan bero på att NO-lärarna kanske integrerar mer digitala verktyg i deras undervisning än vad matematiklärarna gör. Även Jang och Tsai (2012) skriver att NO-lärare uppvisar en högre grad av TPACK än vad matematiklärare gör.
Diskussion
Under denna del av litteraturstudien kommer resultaten av den litteratur som samlats in att diskuteras. Här kommer även tidigare forskning och källor från inledningen användas och diskuteras i relation till resultatet och frågeställningarna. Även arbetets metodval kommer diskuteras och generaliserbarheten för litteraturstudien kommer presenteras.
Resultatdiskussion
Den tekniska utvecklingen i världen går framåt och så även i våra klassrum. Tekniska hjälpmedel blir allt vanligare, nya tekniker köps in som ska ersätta eller komplettera det gamla. Ett exempel på saker som förändrats i undervisningen är hur läraren visar upp
information för sina elever. En gång i tiden ritade man med en pinne i sanden, men utveckling har skett och lärare har genom åren använt allt från griffeltavlor, overhead, whiteboardtavlor och på senare tid de digitala interaktiva whiteboardtavlorna.
Resultatdiskussionen kommer delas upp utifrån litteraturstudiens frågeställningar och därmed kommer frågeställningarnas slutsatser presenteras under två rubriker. Frågeställningarna som ska besvaras är:
- Vilka digitala verktyg används av grundskollärare i NO-undervisningen? - Vilken kunskap bör grundskollärare ha inom användandet av digitala verktyg i
NO-undervisningen?
Digitala verktyg
De digitala verktygen som används av grundskollärare i NO-undervisningen är hårdvara som datorer, iPads, digitala mikroskop, interaktiva whiteboardtavlor, men även mjukvara som digitala anteckningsböcker och e-böcker. Det finns många fler digitala verktyg att använda inom NO-undervisningen i grundskolan, de vi har sett är till exempel läspennor och
interaktiva projektionskameror. Men denna litteraturstudies resultat bygger endast på de som använts i de artiklar som använts, vilket endast gör dem till ett axplock av vad som finns i världen idag.
Lärarnas kunskap
Utifrån materialet som analyserats anser vi att NO-lärare överlag behöver mer utbildning inom det digitala för att kunna utveckla och känna sig trygg i sin kompetens. Det kvittar hur dyra och häftiga saker skolan köper in om lärarna ändå inte har kunskap i hur de ska använda och implementera de digitala verktygen i sin undervisning på ett adekvat sätt. Ramverket TPACK är använt för att belysa digitala verktygs användning i undervisning, men även för att få NO-lärare att utvecklas genom att arbeta, lyfta in och mäta användningen av digitala verktyg i sin undervisning (Mishra & Koehler, 2006). Lärarkåren måste lära sig att använda TK i sin undervisning och kunna implementera den med de redan inlärda CK och PK. Det viktiga är att kunna förstå hur dessa tre områden ska fungera tillsammans och därmed skapa det som är TPACK.
Mycket av dagens undervisning kan och ska genomföras med hjälp av olika digitala verktyg, vilket därför sätter högre krav på lärares digitala kompetens. Specifikt lärare i den svenska skolan måste inom en snar framtid ha tillräckliga kunskaper inom det digitala för de kommande digitala nationella proven som ska börja implementeras höstterminen 2022 (Skolverket, 2020a). Därav är lärare med rätt digital kompetens viktiga i skolans värld. Dessutom måste digitala verktyg i klassrummet tjäna ett specifikt syfte (Constantine & Jung, 2019). Därför behöver man integrera digitala verktyg på ett meningsfullt sätt för att ha möjlighet att skapa ett betydelsefullt lärande inom NO. Även Murica och Sheffield (2010) lyfter just att det viktiga är hur ett digitalt verktyg används i klassrummet, inte bara att det används. Författarna påpekar också att det är samma sak oavsett vad det är för typ av verktyg som man ska integrera. Att det är viktigt att veta hur och varför man använder ett visst digitalt verktyg i klassrummet styrker Nilsson et al. (2019) då de anser att det är viktigt att lärare faktiskt reflekterar om varför och hur man ska, eller inte ska, använda digitala verktyg i sina klassrum. Dock möter lärare utmaningar i detta skede då de inte vet hur man använder de nya digitala verktygen på bästa sätt eftersom de oftast inte får nog med utbildning (Constantine et al., 2017).
Som vi lyfte i inledningen så har dessutom Skolverket (2020a) fastställt fyra aspekter av digital kompetens som lärare behöver utöver de ämnesspecifika kunskaperna som redan är fastställda i läroplanen. Detta tror vi sätter stor press på rektorerna på de olika skolorna då Håkansson Lindqvist och Pettersson (2019) menar att det är rektorerna som sätter riktningen för det digitala på skolan genom att stötta sina medarbetare i deras digitala kompetens. Då det är en ny forskning så anser vi att detta är något som kan komma att bli en stor utmaning på skolorna då det snart är dags att implementera de nationella proven, utan tillräcklig kunskap kommer det inte fungera. Vår litteraturstudie visar dessutom, precis som rektorerna känner, att lärarkåren måste få mer utbildning i att använda de digitala verktygen som de förväntas att kunna implementera. Dock är det viktigt att lärarna har den kunskap som krävs då det digitala verktyget inte blir effektivare än vad pedagogiken och kunskapen som läraren besitter
(Murica & Sheffield, 2010). Även Jang och Tsai (2012) tar upp det viktiga i att lärarna ska ha tillräckliga kunskaper, speciellt inom TPACK för att använda de digitala verktygen på rätt sätt. Författarna kom fram till att NO-lärare har en högre TPACK än vad matematiklärare har, detta då NO-lärare har en mycket högre TK. Det är något som även Chen och Jang (2013) kom fram till i sitt resultat, dock i användning av e-böcker. Anledningen till dessa resultat tror Jang och Tsai (2012) kan bero på att NO-lärare lättare integrerar det digitala i sin
undervisning. Dock lyfter författarna att det krävs mer forskning och mer insamling av kvalitativ data för att verifiera varför resultatet visade detta. Vi anser därför att det är viktigt att lärarstudenter redan under utbildning får rätt digital kompetens och att det inte överlämnas till individen själv att lära sig. Likväl behöver den befintliga lärarkåren få utbildning och därigenom få tillgång till rätt digital kompetens. Vi fick till exempel under vår utbildning på
Halmstad Högskola inom NO-undervisningen möta verktyget T-CoRe som Nilsson et al. (2019) initierat. Detta verktyg ska hjälpa lärarstudenter att reflektera över om ett digitalt verktyg ska användas i sin NO-undervisning, och i så fall varför och vilket. Vi tänker att detta borde kunna användas på befintliga lärare ute bland skolorna för att öka användandet av det digitala i undervisningen genom att lyfta fram tänkande kring hur och varför de ska använda de digitala verktygen.
Litteraturstudiens analys visar även att eleverna blir mer motiverade och engagerade av att använda de digitala verktygen i undervisningen, men frågan är om detta är tack vare det digitala verktyget eller möjligheten till variation? Detta är något som vi tror skulle kunna vara bra att undersöka. Vi tror dock som vår analys visar att de digitala verktygen kan hjälpa lärarna att göra undervisningen roligare och mer intressant. Med hjälp av det digitala kan NO-lärare lyfta fram saker i helklass på ett annat sätt än tidigare och på så sätt skapa bättre förståelse för eleverna. Till exempel i artikeln som Tessmer och Cowlishaw (2011) skrivit där man använde sig av ett digitalt mikroskop för att visa upp saker i helklass. Här hade då
eleverna möjlighet att undersöka och peka på tavlan, vilket skapade ett stort engagemang i klassen. Även studien som Rappolt-Schlichtmann et al. (2013) genomförde visade att lärarna uppfattade att det blev ett mycket större engagemang hos eleverna när de fick använda digitala verktyg i undervisningen. Intresset och engagemanget som skapades av det digitala arbetssättet visade sig även vara något som fanns kvar när nyhetens behag hade lagt sig. Eleverna i undersökningen sa också att det var roligare att arbeta med det digitala än på det klassiska sättet med papper och penna. Även Paek och Fulton (2016) lyfter hur glada och bekväma eleverna i deras forskning var när de använde den digitala anteckningsboken. Den interaktiva whiteboardtavlan var också ett verktyg som gjorde att eleverna lyckades behålla uppmärksamheten bättre och därför ökade elevernas förmåga att lära sig snabbare än vad de tidigare lyckats med (Jang & Tsai, 2012). Även Murica och Sheffield (2010) lyfter detta i sin artikel då de skriver att den interaktiva whiteboardtavlan ökade motivationen hos eleverna när tekniken används på rätt sätt av en NO-lärare med digital kompetens.
Men vad för specifik digital kompetens som lärarna bör ha är inget som litteraturen lyfter, bara att det krävs rätt digital kompetens. Vår tolkning av artiklarna är att den kompetens de efterfrågar är liknande. Att NO-lärare har en god digital kompetens och kunskap om hur de använder digitala verktyg är enligt vår litteraturstudie betydelsefullt för att skapa intresse och engagemang hos eleverna. Rätt digitala verktyg och rätt digital kompetens hos NO-läraren menar vi därmed är nödvändigt för ett modernt lärande klassrumsklimat.
Slutsatsen som vi drar från litteraturstudiens resultat är att NO-lärare bör ha kunskap om hur man implementerar och använder digitala verktyg på ett effektivt sätt i sin undervisning. Vi tror i likhet med Mishra och Koehler (2006) att TPACK kan vara ett givande ramverk att sätta sig in i för att hjälpa NO-lärare uppnå de digitala målen och skapa en gemensam grund för undervisningen med digitala verktyg. Av resultaten och diskussionen inser vi också att lärare överlag behöver mer kunskap om hur de ska kunna implementera det digitala i sin
undervisning på ett givande sätt. Detta då artiklarna vi läst lyfter vikten att NO-lärare besitter en god digital kompetens, men inte vilken specifik kunskap de saknar. Vi tror att en NO-lärare som kan hantera det digitala på ett bra sätt och har rätt resurser skapar en bättre miljö för lärande och ett större engagemang hos eleverna.
Avslutning
För att sammanfatta den litteratur vi tagit till oss i denna litteraturstudie så anser vi att det viktigaste är att NO-lärare har digital kompetens och får utbildning i att använda de digitala
verktygen. Vi tror att man inom NO har stor potential att dra nytta av den allt mer digitala värld vi lever i och som skolan kan komma att bli, så länge lärarna har rätt kunskap för att använda den. Det är rektorer och huvudmäns ansvar att lärarkåren får den digitala kompetens de behöver och att den underhålls. En NO-lärare med digital kompetens behöver både kunna använda verktygen på rätt sätt men även förstå och fundera över om och när man ska
implementera det i sin undervisning.
Samhället och det digitala är i konstant utveckling vilket betyder att forskningen kring den digitala användningen i undervisning är något som måste fortsätta utvecklas vidare i samma takt. En kunskapslucka vi funnit är vilken kunskap som lärarna faktiskt är i behov av. Det lyfts att lärarna behöver mer utbildning och stöd för att kunna implementera de digitala verktygen på rätt sätt, men vilket stöd är det som behövs? Behöver de stöd inom TK, TCK, TPK eller TPACK?
En annan kunskapslucka vi funnit är att majoriteten av den litteratur vi funnit kommit från Asien och USA, betyder det att resten av världen ligger efter i utvecklingen av digital kompetens?
Ytterligare en kunskapslucka, som vi tidigare nämnt, är om eleverna blir motiverade och engagerade endast av det digitala verktyget i sig, eller om det handlar om att eleverna fått en variation i undervisningen?
Metoddiskussion
Det förekommer både för- och nackdelar i hur artiklarna samlats in till denna litteraturstudie. Både databasen SwePub och ERIC Proquest interface användes, men detta gör också att forskningar som inte fanns på dessa databaser exkluderades. SwePub söker bara efter det som publicerats vid svenska lärosäten och myndigheter och täcker ett stort spann av teman
(SwePub, u.å.). Medan ERIC Proquest interface istället är mer världstäckande då man här hittar artiklar och avhandlingar från hela världen. Den innehåller dessutom endast pedagogisk forskning (ERIC Proquest interface, u.å.). När vi letade efter artiklar och avhandlingar hittade vi alla de vi använde hos ERIC Proquest interface, vilket kanske inte är så konstigt eftersom den är inriktad på just pedagogisk forskning, vilket även vi är i denna litteraturstudie.
Dessutom fanns det ingen svensk forskning vi fann relevant. För att då få en större överblick av forskningsområdet skulle därför andra databaser kunnat användas. Dock valdes just dessa databaser då det var de vi var bekanta med efter en lektion med Högskolebiblioteket, vilket minskade tiden till att lära sig och förstå andra databaser, men även gjorde att vi inte hade alldeles för många resultat att gå igenom.
En nackdel till med att endast använda dessa databaser var att vi endast fick tag i forskningar som är publicerade på internet eller som gick att komma åt via Högskolebiblioteket. I några av fallen då vi inte fann forskningen i fulltext på internet valde vi istället att mejla
författaren/na som skrivit avhandlingarna eller artiklarna. Det var både utländska och svenska författare och vi fick svar och fick därför möjlighet att ha med även dessa i litteraturstudien. Vid sökningar har vi även endast sökt på forskning som finns på svenska eller engelska, då vi ej besitter någon större kunskap i andra språk. Denna språkbegränsning kan också ha
resulterat i att annan relevant forskning för våra frågeställningar fallit bort. All den forskning vi valt ut är just på engelska. Engelska är inte vårt modersmål, vilket gör att vi kan ha
missförstått olika saker i texterna då forskning oftast bygger på mer vetenskapliga begrepp än vad vi är vana vid att använda. På grund av detta har vi båda läst alla artiklar och sedan diskuterat dem, och då kunnat hjälpa varandra att förstå delar som vi känt varit oklara. Detta
betyder dock inte att vi faktiskt har förstått eller översatt textens innehåll rätt, men genom att diskutera med varandra har denna risk blivit minimerad. Artiklarna är även från olika delar av världen, vilket gör att en annan avgränsning möjligtvis hade gett ett annat resultat. Majoriteten av forskningarna är från USA och Taiwan och vi valde inte att avgränsa till ett specifikt land eller område, detta då våra frågeställningar inte är specificerade på det.
Även ett annat val av sökord skulle kunna förändra vilka artiklar som skulle använts i
litteraturstudien. När vi tog fram sökord valde vi endast ut några stycken och testade att söka med dessa. När detta gjordes fick vi fram resultat som vi fann relevanta för studien och därför uteslöts andra sökord eller kombinationer. Här användes parenteser, citattecken och den booleska operatorn ‘AND’ för att göra så att databasen sökte på just det vi var ute efter. Skulle man sökt på ett annat sätt med parenteser och citattecken skulle möjligtvis andra resultat framkommit som kunde varit relevanta för denna studie. Vi valde att endast använda engelska sökord även i SwePub då svensk forskning oftast publiceras på engelska för att nå en bredare målgrupp, tyvärr gav detta inga relevanta artiklar.
De olika artiklarnas metoder skiljde sig åt, vissa var kvantitativa och andra var kvalitativa. Deras urval var också olika, någon följde en NO-lärare, medan andra följde många olika klasser. Vårt fokus har inte varit på artiklarnas metoder och urvalsgrupper utan på resultaten, detta då resultaten är det relevanta för våra frågeställningar.
När man genomför en litteraturstudie är det viktigt att inte enbart välja ut de artiklar som säger det som man själv anser stämmer (Eriksson Barajas et al., 2013). Ens egna åsikter ska inte spela någon roll med tanke på vad som används och läggs fram, författaren/na ska vara neutrala. I vår studie har vi inte haft någon avgränsning i form av att artiklarna måste anse att användandet av digitala verktyg är positivt eller negativt. Dock har vi i våra sökningar och urval inte stött på någon som direkt är negativ mot digitala verktyg, men eftersom det inte är något vi medvetet sökt efter så kan det finnas artiklar eller avhandlingar som ändå behandlar det.
Det är även möjligt att kategorierna i analysen hade sett annorlunda ut om vi använt en annan analysmetod, till exempel en deduktiv metod.
Med tanke på val av databaser, urval och sökord anser vi att resultaten av denna
litteraturstudie till viss del är generaliserbara. På den andra frågeställningen, om NO-lärares digitala kompetens, anser vi att generaliserbarheten finns till en viss del. Vi har använt oss av forskning från olika ställen i världen, och dessa har också sagt ungefär samma sak. Dock anser vi inte att svaret på den första frågeställningen är lika generaliserbar då vi vet att det finns andra digitala verktyg än de vi nämnt, vilket gör att de inte ger en adekvat överblick av forskningsområdet.
Implikationer för Examensarbete II
Genom denna litteraturstudie har vi fått en grundförståelse om digitala verktyg och digital kompetens inom NO-undervisningen i grundskolan. Implementering av de digitala nationella proven närmar sig och den digitala utvecklingen kommer med största sannolikhet inte sluta där, läraryrket är i förändring och kommer fortsätta vara det. Därför är detta ämne viktigt att ta reda på mer om.
Våra förhoppningar är därför att inför kommande examensarbete II, där vi ska få arbeta mer praktiskt och skapa egen empiri, att undersöka vad för kunskaper NO-lärare har inom det digitala i sin undervisning. Vi vill gärna undersöka om befintliga NO-lärare har lärt sig hur de ska implementera digitala verktyg i sin undervisning, och i så fall även hur. Har de fått den
utbildning de behöver för att kunna bemöta de krav som nu finns på digitaliserad undervisning? Urvalet skulle därför vara NO-lärare.
Vi anser att ramverket TPACK, som Mishra och Koehler (2006) utvecklat, kommer vara en bra grund för oss att använda för att kunna mäta och jämföra hur NO-lärare använder de digitala verktygen i sin undervisning. Mätningen skulle kunna ske genom en
enkätundersökning eller via intervjuer och observationer. Intervjuer och observationer kan vara att föredra för att öka reliabiliteten på det material vi vill samla in. Svar via en
enkätundersökning kan ge felaktiga svar då det kan bli att läraren svarar vad hen tror man borde svara, inte vad hen faktiskt genomför i sin undervisning.
Referenser
Artiklar
Chen, H., & Jang, S. (2013). Exploring the Reasons for Using Electric Books and
Technologic Pedagogical and Content Knowledge of Taiwanese Elementary Mathematics and Science Teachers. TOJET: Turkish Online Journal of Educational Technology, 12(2),
131-141.
Constantine, A., Rózowa, P., Szostkowski, A., Ellis, J., & Roehrig, G. (2017). The "T" in STEM: How Elementary Science Teachers' Beliefs of Technology Integration Translate to Practice During a Co-Developed STEM Unit. Journal of Computers in Mathematics and
Science Teaching, 36(4), 339-349.
Constantine, A., & Jung, K. C. (2019). Using Digital Science Notebooks to Support Elementary Student Learning: Lessons and Perspectives From a Fifth-Grade Science Classroom. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 19(3), 373-412. Fulton, L. (2016). Elementary Students Using a Tablet-Based Note-Taking Application in the Science Classroom. Journal of Digital Learning in Teacher Education, 32(4), 140–149. https://doi.org/10.1080/21532974.2016.1206491
Jang, S.-J., & Tsai, M.-F. (2012). Exploring the TPACK of Taiwanese elementary
mathematics and science teachers with respect to use of interactive whiteboards. Computers &
Education, 59(2), 327–338. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2012.02.003
Murcia, K., & Sheffield, R. (2010). Talking about science in interactive whiteboard classrooms. Australasian Journal of Educational Technology, 26(4), 417-431. https://doi.org/10.14742/ajet.1062
Rappolt-Schlichtmann, G., Daley, S. G., Lim, S., Lapinski, S., Robinson, K. H., & Johnson, M. (2013). Universal Design for Learning and Elementary School Science: Exploring
the Efficacy, Use, and Perceptions of a Web-Based Science Notebook. Journal of Educational
Psychology, 105(4), 1210-1255. https://doi.org/10.1037/a0033217
