Förstår de? En uppsats kring begreppen fotosyntes och förbränning

Malmö högskola

Examensarbete

Förstår de?

En uppsats kring begreppen fotosyntes och förbränning

Do they understand?

A paper about the concepts photosynthesis and combustion

Anette Arenbo

Helena Bolmenius

Grundskollärarutbildning med Handledare: Birgitta Pettersson

inriktning mot årskurserna 4-9 MaNO (A. Arenbo)

Lärarexamen mot grundskolans tidigare år Examinator: Agneta Rehn

Sammanfattning

Syftet med vår undersökning har varit att ta reda på vad eleverna på våra respektive skolor kan om begreppen fotosyntes och förbränning. Vi har även undersökt om arbetssättet har någon betydelse för att nå förståelse för dessa begrepp. Vi har använt oss av ett skriftligt prov och vi har gjort intervjuer med niondeklass elever då vi fördjupat oss i frågeställningarna. Intervjuerna har varit kvalitativa och utfördes individuellt. Vid provet fann vi skillnader mellan de båda skolorna vilket vi inte fann då vi sammanställde intervjuerna. Vissa av resultaten har vi försökt analysera extra då de väckte vår förvåning, så som den uppfattning många elever besitter, nämligen att vatten utgör den största byggstenen i trädets massa. Vi anser oss ha kommit fram till att det naturvetenskapliga språket haft stor betydelse för hur våra elever utvecklat förståelse för begreppen fotosyntes och förbränning samt hur vi på våra skolor har arbetat med förståelse i samband med språket.

Förord

Vi vill tacka vår handledare Birgitta Pettersson som givit oss konstruktiv kritik genom hela arbetets gång. Hon har även då hon framfört kritik som varit mindre positiv fått oss att känna lust inför att fortsätta. Ett stort tack för all tid du lagt ner på oss! Vi vill även rikta ett tack till våra familjer som stått ut med oss då vi suttit med näsan i böcker eller framför datorskärmen. Arbetet med uppsatsen har givit oss en del grå hår och många glada skratt. Det har varit givande att på detta sätt få lov att utvärdera sitt sätt att undervisa.

Innehållsförteckning

Inledning

Bakgrund

När vi följer debatten i massmedia slås vi av hur människor genom sitt sätt att leva och förbruka energi och naturtillgångar, påverkar naturen negativt. Den generation som vi idag undervisar ska klara av att förvalta och bidra till en positiv utveckling av vårt samhälle och vår miljö. Skolans uppgift är att ge eleverna redskap för att klara detta arbete. Några av de redskap som behövs är att ha insikt i de olika naturvetenskapliga processer där vi använder kemiskt bunden energi t.ex. när vi utvinner energi ur fossila bränslen, när kroppen utvinner energi ur maten eller när växterna tillverkar sin egen energi. Eleverna måste även ha kunskap om olika naturvetenskapliga teorier exempelvis om hur vår atmosfär har bildats. De måste även ha kännedom om modeller av atomer och molekyler då dessa ligger till grund för förståelse av de kemiska processer som ingår i begrepp som fotosyntes och förbränning. Denna kunskap är nödvändig för att eleverna ska kunna bidra till en positiv utveckling av miljön.

I vårt arbete väljer vi att fokusera på begreppsförståelse. De begrepp vi har valt är fotosyntes och förbränning. Vi valde just dessa två mål av alla dom som finns i kursplanen eftersom de ger förutsättningarna för livet på jorden. Genom växternas fotosyntes produceras syre och energirika ämnen som krävs för all förbränning. En av produkterna vid förbränningen,

koldioxid, är ett av bidragen till fotosyntesen. Elever som har insikt i dessa begrepp kan följa med i miljödebatten och får möjligheter att känna ansvar och på så sätt bli delaktiga. När vi läser i styrdokumenten finner vi följande som stöder vår uppfattning. Den svenska skolan har sina rötter i demokrati. Skollagen slår fast att skolans verksamhet ska stämma överens med demokratiska värderingar och att alla de som arbetar inom skolan ska lära eleverna att varje människa har ett egenvärde och att de ska respektera miljön, (Skolverket, 2005d).

I samma läroplan framhålls även att skolan har som uppdrag är att ge eleverna grundläggande värden, stimulera deras lärande och på så sätt göra dem redo att verka i samhället. Eleverna ska kunna tolka en mängd information och kunna sätta den i rätt sammanhang. Kunskapen ska stimulera eleven att kritiskt granska informationsflödet och på så sätt se följderna av olika alternativ. Vår läroplan säger också att i all undervisning är det viktigt att ha vissa

övergripande perspektiv. Med utgångspunkten i ett miljöperspektiv får eleverna

För att undervisningen ska ge eleverna de bästa förutsättningarna måste vi pedagoger hålla stoffet i undervisningen aktuellt med utvecklingen. Diskussionen bör hela tiden ha sin förankring i verkligheten. Dagens viktiga problem som till exempel miljöproblemen passar inte in i ren ämnesundervisning. Ämneskunskaper i naturorienteringsämnena är nödvändiga med inte tillräckliga för att få en full förståelse för utvecklingen av den globala

miljösituationen, (Andersson, 2001).

Vi har båda undervisat i naturorienterande ämnen under flera år och har båda ett genuint miljöintresse. Under de år vi arbetat har vi deltagit i miljödagar av olika slag. Dessa

punktinsatser anser inte vi räcker. Vi tycker att för att nå ut med förståelse av så stora begrepp som fotosyntes och förbränning måste undervisningen göras lättförstålig och kopplas samman med vardagsföreställningar som till exempel var vi får energin till kroppen ifrån. Många av eleverna tror sig få energi av att dricka vatten. Vi upplever att undervisning i miljöfrågor ofta får en negativ underton och att det är svårt att ge eleverna hopp inför framtiden. Vårt val av examensarbete grundar sig på en vilja att veta vilka kunskaper som eleverna har med sig när de slutar årskurs 9 på de skolor vi själva undervisar. Vi ville ta reda på om

undervisningsinnehållet gett eleverna rätt förutsättningar och vi vill kunna använda de resultat vi finner för att förbättra undervisningen och därigenom ge eleverna grunden till att bli

miljömedvetna.

Vi vet att det redan gjorts mycket forskning kring elevers begreppsförståelse. De undersökningar vi studerat är stora undersökningar och de är både nationella och

internationella. De görs oftast som prov och mäter kunskaperna kvantitativt. Vi vill i vårt arbete gå mer på djupet och även få en bättre kännedom om ”våra” egna elevers kunskaper.

Syfte

Syftet med vår undersökning är att ta reda på vad elever som går ut nionde klass kan om begreppen fotosyntes och förbränning/cellandning på de skolor där vi själva undervisar. Då eleverna på de båda skolorna undervisats med olika metoder fann vi även tillfälle att jämföra om själva arbetssättet spelar någon roll för förståelsen.

Syftet till vår undersökning grundar sig på ett behov att få vetskap om vad eleverna har förstått av begreppen fotosyntes och förbränning, detta för att sedan med resultaten som underlag kunna förändra och förbättra undervisningen.

De frågeställningar vi valt lyder,

– I vad mån har eleverna i årskurs nio, på våra skolor, förstått begreppen fotosyntes och förbränning/cellandning?

– Vilka arbetssätt har eleverna mött på de olika skolorna i samband med undervisning av begreppen fotosyntes och förbränning/ cellandning.

Teoretisk bakgrund

Styrdokument

Som stöd för våra frågeställningar har vi kursplanen i biologi för åk 9 och i läroplanen , Lpo 94, (Skolverket, 2005a, c).

När våra styrdokument använder ord som förståelse och insikt görs det i samband med kunskap. I Lpo94 står också att kunskap inte är ett entydigt begrepp utan att den kommer till uttryck i olika former. Dessa är fakta, förståelse, färdighet och förtrogenhet. Man har inte definierat orden och på så sätt lämnas tolkningen av dessa öppen för den enskilde läraren. I Lpo94 talas även om hur verksamheten ska utvecklas i riktning mot de uppställda målen. Då krävs det att målen med undervisningen och själva undervisningen utvärderas och att resultat följs upp. Ett av de uppställda målen är att varje elev efter avslutad grundskola ska känna till och förstå grundläggande begrepp och sammanhang inom de naturvetenskapliga

kunskapsområdena.

I kursplanen för biologi åk 9 (Skolverket, 2005a) har vi funnit att ämnet ska kunna beskriva och förklara naturen ur ett naturvetenskapligt perspektiv och göra kunskapen användbar för eleven så att de kan förstå sin omvärld och vara rädda om den.

I mål att sträva mot står det att eleven ska utveckla kunskaper om organismers samspel med varandra och sin omvärld.

Vi citerar ur skolverkets kursplaner för grundskolan i ämnet biologi. (Skolverket, 2005a)

Mål som eleverna skall ha uppnått i slutet av det nionde skolåret

Eleven skall

beträffande natur och människa

– ha insikt i fotosyntes och förbränning

– ha kännedom om hur celler är byggda och hur de fungerar,

Dessa mål innehåller den miniminivå av kunskaper som alla elever ska besitta när de slutar grundskolan. Målen ligger även till grund för betygskriteriet godkänd. Kursplanen använder ordet insikt utan att förklara innebörden av ordet. Dokumentets intention är att klargöra

kunskapsinnehållet men lämnar stort tolkningsutrymme för den enskilde läraren. Det lämnas även stort utrymme vid val av stoff, metod och arbetssätt.

Definition

I Nationalencyklopedin (2005 b, c, d) hittar vi följande definition på begreppsbildning, förståelse och insikt.

Begreppsbildning, begreppsinlärning, inom psykologin en process som innebär

att man försöker upptäcka och lära sig vad som är gemensamt eller

karakteristiskt för en grupp objekt, en grupp händelser, en grupp beteende osv. När man lär sig vad som är typiskt för allt sådant som kan betecknas med t.ex. begreppet frukt, är denna inlärning ett exempel på begreppsbildning.

Förståelse, i filosofisk mening en tolkning av något meningsfullt, att

tillgodogöra sig det tankemässiga innehållet i exempelvis naturlagarna både i ord, text och handling.

Insikt; uppnådd djupare förståelse av underliggande orsaker och samband, e.d.

vanligen grundad på medvetet tankearbete

I en rapport från Skolverket (Gustavsson 2002) har ordet kunskap delats upp i de fyra olika formerna. Förståelsekunskap definieras som kunskap med kvalitativ karaktär. Eleven ska förstå och uppfatta meningen eller innebörden i ett fenomen.

Citaten ur NE har vi valt att tolka in i vår definition av begreppförståelse och insikt. I NE har man separerat begreppsinlärning och förståelse. Vi väljer att knyta samman dessa två ord till begreppsförståelse. Fotosyntes och förbränning är begrepp som kan kategoriseras till en grupp händelser vilka har avgörande betydelse för livet på jorden. Enligt NE ska eleven för att uppnå förståelse finna tolkningen av begreppen, fotosyntes och förbränning, som något meningsfullt.

Upplevelsen av meningsfullhet och ett aktivt deltagande är drivkrafterna för att vilja och kunna uppnå förståelse, (Säljö, m. fl. , 2003). Har eleven genom den undervisning som

erbjuds sett tolkningen som meningsfull har den även redskapen för att uppnå insikt, det vill säga begreppsförståelse. Genom att iscensätta situationer som hjälper eleverna att tänka, så att de kan koppla samman orsaker och samband kommer de att få en möjlighet att uppnå insikt. Det dominerande lektionsstoffet är, för eleverna, ofta abstrakt på grund av elevernas

begränsade erfarenheter och lilla insikt i hur kunskaperna ska komma dem till nytta.

Lärande teorier

En person som haft stor betydelse för den naturvetenskapliga undervisningen är Jean Piaget. Hans teori kring lärande kallas för konstruktivismen, (Sjøberg, 2000). Piaget menade att kunskapen växer fram i samspel mellan biologisk mognad och aktiv konstruktion. Namnet kommer av att all mental aktivitet, enligt Piaget, är processer i vilka människan skapar eller ”konstruerar” något så som begrepp, minnen och annat, (Imsen, 2000).

Schoultz (1998) tolkar Piagets teori kring begreppsförståelse, att de barn som befinner sig på ett lägre utvecklingsstadium i den kognitiva utvecklingen inte kan uppnå begreppsförståelse om denna kunskap befinner sig på en högre nivå.

Vygotskys huvudtema är att kunskap föds och utvecklas via språket, i dialog med sig själv eller andra, (Imsen, 2000). Detsamma menar Piaget, för att få och konstruera kunskap om världen måste eleven få laborera, agera på objekten. Kunskapen förvärvas på två sätt, antingen genom assimilation eller genom ackommodation. Assimilation innebär att eleven införlivar den nya kunskapen med redan befintlig. Vid ackommodation däremot förändras och omarbetas den redan befintliga kunskapen, (Imsen, 2000).

Vygotsky menar att elever först grupperar kunskap som har något gemensamt och därefter länkas flera kunskapsgrupper samman till begrepp. Han menar även att eleverna inte överger gamla begrepp och kunskapsgrupper utan ökar bara sin mängd av dessa. Det är också

tillsammans med andra man blir medveten om sin egen tanke genom att sätta ord på den. Piagets teori utgår från den enskilda individen när han har studerat tankens utveckling, (Ibid.). Han menade visserligen att interaktionen tillsammans med andra var viktig men utvecklade inte dess roll. Vygotsky lyfter fram det sociala samspelet och processen där individen sätter ord på sina tankar, som avgörande för tankens utveckling. Han menade att individens mentala

utveckling bara kan förstås när den blir synlig via språket. Med andra ord kan man säga att Vygotsky koncentrerar sig på social konstruktion av kunskap och Piaget på individuell. Både Piaget och Vygotsky är överens om att den praktiska undervisningssituationen har stor betydelse. De ansåg båda att samspelet mellan det individuella och det sociala för att

människan ska utvecklas i tanken, (Imsen, 2000). Detta är, enligt dessa två, vägen till insikt och kunskap

Det sociokulturella perspektivet, det vill säga elevens hela livssituation med alla relationer inräknade både de i klassrummet, utanför och hemma, måste vi pedagoger ha insikt i för att skapa en miljö där lärandet värdesätts av alla inblandade, (Dysthe, 2003).

Den sociokulturella synen tillsammans med den kognitiva kompletterar varandra.

Kunskap skapas när elever samarbetar kring ett begrepp och detta sätts i ett sammanhang. Samarbete är ett positivt inslag i läromiljön och helt avgörande när kunskap ska befästas, (Dysthe, 2003).

Kommunikation

I Lpo94 (Skolverket, 2005c) står det att språk, lärande och identitetsutveckling hör ihop. Det är viktigt att eleverna får tillförsikt till sin språkliga kapacitet. Detta kan de få genom många tillfällen att samtala, läsa och skriva, det vill säga kommunicera.

I undervisningen strävar pedagogerna att nå ut med fakta till eleverna så att de ska få redskap att tolka sin omvärld (Barnes, 1978). För detta krävs kommunikation på båda håll. Vi

pedagoger förmedlar ett budskap som kräver elevernas respons. Kommunicera kan man göra på så många olika sätt, samtal, dialog, skriva, läsa, samarbeta och lyssna. Ingen kan

kommunicera utan att vara aktiv på ett eller annat sätt. Då elever tillsammans med andra elever får lov att trevande och prövande diskutera något som behöver redas ut utan någon vuxen närvarande eller när elever pratar högt för sig själva formar de ny kunskap, detta kallas sonderande tal, (Barnes 1978).

Olga Dysthe (1996) beskiver i sin bok ”Det flerstämmiga klassrummet” en breddad innebörd av det vardagliga begreppet dialog. Hon menar att en dialog inte endast är ett samtal mellan

två människor utan kan vara så mycket mer. Det kan vara lärarens samspel med hela klassen, gruppen eller en enskild elev. Även det muntliga samspelet elever emellan är dialog.

Dysthe (1996) anser även att texter, enskild elevs text, lärobokstexter eller andra texter i samspel med elever blir en dialog. Oavsett om dialogen sker muntligt eller skriftligt så förmedlas individers tankar som sedan tolkas, omvärderas och stärks.

Pedagogen har stor roll i hur dialogen sker i klassrummet och han/hon kan med hjälp av sina frågor styra samtalet, (Barnes, 1978). Med hjälp av öppna frågor, det vill säga frågor som inte har ett bestämt svar, kan pedagogen få eleverna att tänka själva och konstruera egen kunskap. Ibland kan pedagogerna märka att eleverna har ett korrekt språkbruk, men detta behöver inte betyda att de förstår vad ordens riktiga mening, (Barnes, 1978). Det fenomenet kallas för redigerat tal.

Förutsättningarna för att en dialog ska kunna äga rum är att pedagogen betraktar eleven som en kunskapskälla istället för ett kärl som ska fyllas, (Dysthe, 1996). Det är viktigt för

pedagogen att ge respons och tar deras tankar på allvar utan att värdera eller betygsätta det de säger eller skriver.

Språket gör tankarna synliga oavsett om det är ett inre tal, det vill säga de egna tankarna, en muntlig dialog eller nedskrivna ord.

Det är viktigt att undervisningen ger elever tillfälle till dialog där de kan använda sina

naturvetenskapliga begrepp, (Schoultz, 1998). I samtal med pedagogen får de då möjlighet att åskådliggöra innehållet i sina begrepp. Skolans roll i denna process är mycket central då det i stort sett är endast här eleverna kommer att möta naturvetenskapligt språk, (Schoultz 1998). Det är viktigt att få elevens tankar att pendla mellan sina befintliga vardagsbegrepp och de naturvetenskapliga för att fördjupa begreppen för den enskilda eleven, (Östman 2002). Pedagogen måste ha förkunskap om hur eleverna tänker och ge dem tid att lära sig tänka naturvetenskapligt, (Andersson 2001).

Arbetssätt

I Lpo94 (Skolverket, 2005c) står det att skolan ska integrera kunskap. Det står vidare att skolan ska balansera innehåll och arbetsformer så att de fyra kunskapsformerna kan

Våra kursplaner har mål och riktlinjer vi ska rätta oss efter. Dessa mål och riktlinjer anger de kvaliteter i kunskaper som våra elever ska ha. Betyg sätts i enlighet med de betygskriterier som finns uppställda. I kursplanerna betonas att samverkan mellan ämnesgränserna är nödvändig så att man kan nå läroplanens mål och riktlinjer, (Skolverket, 2005a, b). Ett sätt att nå samverkan är att arbeta ämnesövergripande. I boken Sex, godis och

mobiltelefoner används Sjøbergs definition på vad detta innebär: Att sätta in fakta, kunskaper

och processer i ett sammanhang, (Krantz & Persson 2001). Ämnesövergripande arbete ger

eleverna en möjlighet att se helhet i det de gör, att det finns en koppling till verkligheten. PBL (problembaserat lärande) är enligt Egidius (1999) en bra metod när man arbetar över ämnesgränserna. Eleverna presenteras för ett problem som de själva får utarbeta strategierna för att lösa utan att de först har kunskaperna. I en dialog inom gruppen kommer eleverna sedan fram till vilka kunskaper som krävs och hur de ska inhämtas. Det kan vara litteratur, laborationer studiebesök eller att aktivt söker upp den person som tros kunna ge den kunskap som saknas. Eleverna går via verkligheten till ämneskunskaper.

Kopplingen till verkligheten kan göras genom en aktuell händelse eller genom att välja ett ämne som ligger nära eleverna själva, (Krantz & Persson 2001). Eleverna ska vara med och bestämma arbetsmetoder och mål. Det föreligger inga problem att integrera många ämnen i ett ämnesövergripande område, tema. Lärare och elever behöver bara läsa de olika kursplanerna och försöka finna gemensamma drag hos de olika ämnena. Begränsningen ligger endast i de möjligheter som elever och lärare ser i arbetet. Det viktigaste är inte att integrera så många ämnen som möjligt utan att arbetet ska ge en överblick och ett sammanhang som inte ämnena kan göra var för sig.

Dewey var en föregångare till ämnesövergripande arbete, (Lundgren, 1993). Han hävdade att eleven uppfattade undervisningen som meningsfull om man utgår ifrån att kunskapen ska vara nyttig. Kunskapen ska också vara erfarenhetsbaserad och erfarenhetsskapande. Eleverna ska sätta egna mål och de måste vara aktiva. Arbetsuppgifterna ska vara utgångspunkten för arbetet, inte ämnet. Han menade att lärandet ska ske under förhållande som liknar de situationer där kunskapen ska användas, att eleverna får en erfarenhet de har nytta av, (Lundgren, 1993).

I kursplanen för de naturvetenskapliga ämnena står att eleverna ska ha insikt i olika sätt att göra naturen begriplig, (Skolverket, 2005b). Detta gör de genom att bland annat observera och experimentera/laborera.

Inom naturvetenskaplig undervisning finns en lång tradition av ett laborativt arbetssätt, (Sjøberg, 2000). Det laborativa arbetssättet används för att öka förståelsen för hur saker händer. Praktiskt arbete i naturvetenskapliga ämnen kan vara så mycket, det kan konkretisera och/eller befästa en teori. Själva arbetet kan äga rum inne i en laborationssal eller ute i skog och mark. På detta sätt kan laborationen ge en pedagogisk förstärkning av läromedlet. Förhoppningsvis kommer eleven att minnas bättre när de har en praktisk erfarenhet förknippad med teorin.

Genom att experimentera, ställa hypoteser och dra slutsatser, det vill säga ett laborativt arbetssätt, uppmuntras eleverna till att kritiskt granska naturvetenskapliga teorier och vardags fenomen, (Wickman, 2002).

Tidigare undersökningar

Flera stora undersökningar som gjorts på senare år, både nationellt (Nationell utvärdering av grundskolan, NU 03, 2005) och internationellt (TIMSS, 2005) har fokuserat på

begreppsförståelse inom det naturvetenskapliga ämnesblocket, till exempel begreppen fotosyntes och förbränning. Dessa undersökningar har i huvudsak använt sig av prov och enkäter. I proven har det varit både flervalsuppgifter och öppna uppgifter. Enkäterna har mätt elevers och lärares inställning till ämnet och till provet. Undersökningarna var relativt lika. Resultaten i dessa undersökningar är nedslående, NU 03(2005) visar till exempel att cirka 25 % av eleverna uppnår ett godkänt betyg i biologi på respektive uppgift. I undersökningen anses att nedgången beror på att det naturvetenskapliga undervisningssystemet, det vill säga stadsmakten, lärarutbildningen, den naturvetenskapliga forskningen, kommuner och skolor bara uppnår de undersökta kursplanemålen för en minoritet av eleverna. I undersökningen jämför man även resultat från liknande undersökningar, dessa är gjorde 1992 och 1995. I jämförelsen ser man en tydlig nedgång,(Skolverket ,2005).

TIMSS (2005) är en av de internationellt jämförande studierna. TIMSS står för Trans in International Mathematics and Science Study och har genomförts i årskurs åtta i femtio länder

eller regioner över hela världen. Syftet med den här studien var att, i likhet med NU03 (2005), att beskriva innehållet i och jämföra elevernas kunskaper och inställning till ämnet. TIMSS undersökning jämför också elevers resultat över en tidsperiod.

Den svenska delen bedömdes på institutionen för beteendeveteskapliga mätningar i Umeå. I NO visar resultaten att svenska elever klarar sig bra i en internationell jämförelse, (TIMSS 2005). Svenska elever hamnar på femtonde plats trots att kunskapsnivån inom landet har sjunkit, vilket tydligt framgår även i denna undersökning.

PISA (2004) är ytterligare en internationell undersökning där man tittat på elevers kunskapsinnehåll men med utgångspunkt från hur elever kan sätta sina kunskaper i ett sammanhang. Även PISA (2004) gjorde jämförelser över en tidsperiod. De kunskaper som mäts relateras till vardagslivet. PISA (2004) betyder Program for International Student Assessment och i undersökningen deltog 41 länder över hela världen, 250 000 femtonåringar ingick i undersökningen. Även i denna undersökning har man använt sig både prov och enkäter med såväl öppna frågor som flervalsfrågor.

I de två första undersökningarna visade resultaten att kunskapsinnehållet sjunker i landet vad det gäller naturvetenskap. PISA däremot kunde inte visa på en sådan trend. Detta kan bero på att undersökningen gjorde jämförelser under en för kort tidsperiod, bara tre år.

Helldén (1994) har gjort en annan typ av undersökning, där han intervjuat eleverna en och en. Undersökningens syfte var att klargöra hur eleverna bildar begrepp som till exempel

fotosyntesbegreppet. Helldén (1994) intervjuade små barn från en klass första gången. Dessa elever intervjuades vid ett antal tillfällen ända upp till åk. 8. Helldén (1994) jämförde varje enskild elevs begreppsbildning över tid med hjälp av en begreppskarta. De små barnen har många av delarna i begreppet klart för sig men kan inte knyta ihop dem. De assimilerar olika begrepp till sin begreppsapparat. De äldre barnen har en betydligt vidare begreppsförståelse. Fjorton till femton åringar har utvecklat ett differentierat kunnande. De kan koppla samman flera processer och skapa en helhet.

Undersökta begreppskunskaper

Ur två av de stora undersökningarna, NU03 (2005) och TIMSS (2005), som båda innehöll ett stort antal frågor ur ett flertal naturvetenskapliga områden har vi valt de som har relevans för vårt arbete.

Diagrammen nedan, se figur 1 och 2, visar procentandelen elever som klarade frågorna i de olika undersökningarna. Fotosynte s 0% 5% 10% 15% 20% 25% N U 0 3 V a r s k e r fo to s y n te s e n ? N U 0 3 H u r ä n d ra s g a s b la n d n in g e n V a ri fr å n k o m m e r b io m a s s a n ? T IM S S g a s b la n d n in g

Figur 1. Sammanställning av fotosyntesfrågor ur NU03 (2005) och TIMSS (2005).

Cellandning /förbränning 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% N U 0 3 V a d g e r e n e rg i ti ll k ro p p e n ? N U 0 3 V a r fr ig ö rs e n e rg in ? T IM S S V a d fi n n s i g rö n s a k e rn a s o m c e lle rn a k a n a n v ä n d a T IM S S V ilk e t lju s k o m m e r b ri n n a l ä n g s t o c h v a rf ö r?

I PISA (2004) har de undersökt utifrån tre dimensioner, sammanhangs-, process- och

innehållsdimension. Här har syftet varit att ta reda på hur elever använder sina kunskaper, hur de tolkar naturvetenskapligt innehåll i texter, vilka slutsatser de kommer fram till och hur de reflekterar över innehållet i dessa. Frågorna anknyter i första hand till biologi, kemi och fysik. Frågorna har varit konstruerade för att mäta inställningen till ämnet likväl som elevernas kunskaper. Av de 41 länder som deltagit kom Sverige på 12: e plats. Tyvärr går det inte att ta del av frågorna. Det finns bara ett litet urval publicerat och av dessa handlar inga om

Metod

Presentation

Vi har valt att undersöka elever i årskurs 9 på två specifika skolor, våra egna undervisningsskolor, Småstadsskolan och Storstadsskolan.

Småstadsskolan är en F-9 skola i ett mindre samhälle. Där fanns, vid undersökningstillfället, ungefär 400 elever varav i år 9 två klasser med totalt 33 elever. Dessa 33 elever är delade i två jämstora klasser. Mer än hälften av dessa elever kommer från ytterområden och åker buss till skolan. Andelen bönder och småföretagare i föräldragruppen är stor, de flesta mammor är deltidsarbetande. På hela skolan finns det cirka 2 % invandrarelever. Småstadsskolan deltar i försöket skola utan timplan, men arbetar oftast inte ämnesövergripande. På skolan finns både specialpedagoger och resurspedagoger, där specialpedagogen fungerar i huvudsak som handledare till lärare och resurspedagoger. Resurspedagogens arbete är flexibelt och är en resurs i gruppen. Småstadsskolan är en lugn skola, vilket märks på stämningen i korridorer och klassrum. Det förekommer väldigt lite skadegörelse och skolk.

Storstadsskolan är också en F-9 skola som ligger i en ganska stor kommun. På skolan fanns, vid undersökningstillfället nästan 1000 elever. Av dessa gick 275 i åk 9. På grund av

nedläggningar av skolor i kommunen kom eleverna i åk 9 från tre olika skolor. De som deltagit i undersökningen är 38 stycken och kommer från samma skola, Den andra skolan. Eleverna från ”Den andra skolan” har arbetat med ett ämnesövergripande arbetssätt. Dessa elever har inte haft någon statisk klassindelning utan har ingått i olika grupperingar, beroende på klimatet i gruppen, elevernas egna intressen eller nivån på kunskaperna. Elevunderlaget i denna grupp har bestått av 98 % invandrare var av hälften haft svenska som andra språk. I föräldragruppen finns en stor andel arbetslösa med mycket dåliga kunskaper i svenska. Knutna till arbetslaget där undersökningen utfördes fanns två specialpedagoger och språkstödresurser. Specialpedagogerna på Storstadsskolan har elever i egna grupper samt fungerar som handledare till undervisande pedagoger.

Urval

Vi har valt att undersöka elevers begreppskunskaper i fotosyntes och förbränning. Eleverna går i åk 9 på de skolor där vi själva undervisar. På Småstadsskolan hade 30 elever möjlighet att delta vid provtillfället och på Storstadsskolan hade 28 elever samma möjlighet. Bortfallet på Småstadsskolan skolan var 3 elever och på Storstadsskolan 10 stycken. Bortfallet berodde på sjukdom, skolk, praktik och anpassad studiegång.

Vi har även intervjuat elever ur dessa klasser och de eleverna var slumpmässigt utvalda..

Datainsamlingsmetoder

För att få svar på vår första frågeställning, I vad mån eleverna i årskurs 9, på våra skolor,

förstått begreppen fotosyntes och förbränning/cellandning, använde vi oss av både ett

konfidentiellt prov (bil.1 a-d) och öppna intervjuer dvs. intervjuer med ingen given frågemall. Från början tänkte vi oss enbart ett prov, till vilket vi hämtat inspiration från av Björn

Andersson. Genom att få möjlighet att jämföra utfallet från två olika typer av

undersökningsmetoder fick vi en djupare insikt i substansen av elevernas kunskapsinnehåll, (Johansson & Svedner, 2004). Detta gav oss då ett vidare perspektiv på vår undersökning. Frågorna till provet fann vi i två rapporter. Dels en rapport från projektet Nordlab ”Att förstå naturen - från vardagsbegrepp till biologi”, (Andersson m. fl. 2003) dels rapporten ”Nationell utvärdering - åk 9 Vad kan eleverna om ekologi och människokroppen?”, (Andersson m.fl. 1993).

I prov och intervjuer har vi ställt frågor som vi tror ger svar på om eleven har en djupare förståelse för begreppen fotosyntes och förbränning.

Svar på frågeställning två, Vilka arbetssätt har eleverna mött på de olika skolorna i samband

med undervisning av begreppen fotosyntes och förbränning/ cellandning, fick vi dels från den

av oss som själv undervisat eleverna på Storstadsskolan och dels från den andra av oss som inte själv undervisat, men som intervjuat kollegor som undervisat eleverna på

Den tredje frågeställningen besvarades genom våra intervjuer. Frågeställningen lyder:Hur kan arbetssättet tänkas ha gynnat eller missgynnat begreppsförståelse för eleverna.

Då intervjuerna var öppna har vi använt oss av bilder, artefakter (bil. 2). Med artefakt menas ett föremål som formats av människan, ett konstföremål, (National Encyklopedin, 2005a) Vi har även använt oss av provfrågor, som vi tillsammans med våra elever diskuterat kring. Vi valde den öppna intervju därför att vi vill få klart för oss hur eleverna tänkte. Denna intervjuform kräver inga ”korrekta” svar utan ger intervjuaren möjlighet att undersöka med följdfrågor hur eleverna tänker,(Helldén 1994).

Den öppna intervjun är en flexibel metod eftersom det inte finns något färdigt frågeformulär utan intervjun styrs av den intervjuade, (Trost 1997).

De bilder vi använt i vårt frågeunderlag kom från litteratur som vi själva använder i

undervisningen, Natura Biologi 1, (Strömberg m.fl. , 1994) och Försök med Biologi (Persson, 2000) och bilderna är kända för eleverna. Bilderna är tydliga och innehåller ett

diskussionsunderlag som passar i en öppen intervju. När vi använde oss av bilder som ett stöd för eleverna förväntade vi oss svar från dem som inte begränsades av ett naturvetenskapligt ordval och där de själva fritt kunde associera kring begreppen utifrån egna förutsättningar. Bilderna hjälpte eleverna att få förståelse för frågeområdet eftersom de då hade något att utgå ifrån.

Vid intervjutillfällena fanns ingen tidspress, (Schoultz, 1998). Intervjuerna gav oss också möjlighet att följa upp svaren som eleverna gav för att undvika missförstånd.

De provfrågor vi valde att använda vid intervjun är de som är markerade med stjärna i bilaga 1 a-d. Bilderna och provfrågorna har bara varit en stomme som har vidareutvecklats vid intervjutillfällena med hjälp av följdfrågor.

En av fallgroparna när man använder sig av intervju är att man styr eleven mot ett förväntat svar. Helldén (1994 s.35 ) citerar Bell, Osborn och Tasker ”Det är inte intervjuarens

uppfattningar som vi försöker få in den intervjuades huvud, utan barnets uppfattningar som vi försöker få in i intervjuarens huvud”.

uppfattas av den intervjuade som ledande. När man intervjuar är det önskvärt att ställa sig själv på samma nivå som den man intervjuar. I vårt fall var detta svårt då den intervjuade var medveten om att intervjuaren arbetar som lärare. Vi strävade dock efter att minimera vår roll som lärare.

Procedur

Inför både prov och intervjuer har vi skickat hem ett brev till föräldrarna, se bilaga 3, där vi gav tillfälle att avböja medverkan.

Provet hölls vid ett vanligt lektionstillfälle, alla 58 elever var oförberedda och hade lika lång tid på sig. Det var ingen tidsbrist, alla hann.

Intervjun utfördes i ett enskilt rum och spelades in på band. Rummet var ganska litet och det låg ostört. Vi satt bredvid den elev som intervjuades med bilderna och bandspelaren framför oss. Två provintervjuer vardera utfördes först för att vi skulle bli bekanta med den tekniska utrustningen och själva intervjusituationen. Sammanlagda antalet intervjuer är 16 stycken, 8 intervjuer på var skola. I vårt resultat har vi bortsett från provintervjuerna d.v.s. vi använder oss av 6 intervjuer från vardera skola. För att kunna behandla data och dra slutsatser är alla intervjuer utskrivna.

På Småstadsskolan intervjuades 2 stycken kollegorna som undervisat årskurs 9. Kollegorna intervjuades en och en samtidigt som anteckningar fördes. Frågorna som ställdes var allmänna frågor om vad de undervisat om och hur lektionerna varit upplagda. De frågades också om vilken typ av material som använts till både lektionspass, läxor och prov.

Den av oss som arbetar på Storstadsskolan, gick tillbaka i sin årsplanering för att minnas hur hon arbetat med begreppen fotosyntes och förbränning. Hon plockade fram material som använts och tittade på gamla uppgifter, laborationer och prov, för att verkligen försöka komma ihåg hur de arbetat.

Databearbetning

För att kunna kategorisera svaren i intervjuerna valde vi att göra detta enligt

SOLO-taxonomin (Structure of the Observed Learning Outcome), (Hattie & Purdie, 2002). Denna SOLO-taxonomin ger oss möjligheten att urskilja vilket stadium av begreppsförståelse som eleven befinner sig på. Vi valde just detta analysredskap för att vi tyckte det passade vårt undersökningsmaterial. Den gör det lätt att nivågruppera kunskapssubstansen i ett begrepp hos den enskilda eleven. Kriterierna i denna taxonomi är uppdelad i fem nivåer, se tabell 1, (Hattie & Purdie, 2002). SOLO-taxonomin stödjer sig på Piagets konstruktivism.

Den lägsta av dessa nivåer är den förstrukturella nivån, den innebär att eleven i sitt svar använder någon del av begreppet, men i fel sammanhang eller svarar något helt annat. Nästa nivå är den unistrukturella nivån, där kan eleven använda en korrekt del av begreppet och i rätt sammanhang. I den multistrukturella, som är nästa nivå, kan eleven beskriva flera delar av begreppet men de är inte kopplade till varandra. Den fjärde nivån, relationell nivå, där kan eleven använda flera delar av begreppet och koppla ihop dom. Den sista nivån, utökad abstrakt nivå, har samma kriterier som relationell nivå men eleven kan även koppla begreppet till andra begrepp och få en större helhet.

Tabell 1. SOLO-taxonomi (Structure of the Observed Learning Outcome) för analys av elevuppgifter (modifierad från Hattie & Purdie, 2002)

_____________________________________________________________ “SOLO-nivå” I sitt svar kan eleven………

_____________________________________________________________ (5) Utökad, abstrakt Beskriva flera relevanta, givna variabler korrekt,

koppla dem till varandra, och koppla dem till andra, ej givna, relevanta variabler

(4) Relationell Beskriva flera relevanta, givna variabler korrekt och koppla dem till varandra

(3)Multistrukturell Beskriva flera relevanta, givna variabler korrekt, men isolerat

(2) Unistrukturell Beskriva en relevant, given variabel korrekt (1) Förstrukturell Beskriva irrelevanta variabler och/eller relevanta

Resultat

Vi har valt att redovisa våra resultat genom att separera de olika frågeställningarna ifrån varandra. Resultaten från proven som delvis gav oss svaren på frågeställning 1 redovisas i diagramform och i löpande text. Vi har också kategoriserat elevsvar från intervjuerna i SOLO-taxonomin för att kunna bedöma deras nivå av kunskap. Elevcitat visar vilken nivå vi valt att kategorisera dem under.

De andra två frågeställningarna har vi valt att redovisa med elevcitat från intervjuerna och med att beskriva pedagogintervjuer och egna reflektioner.

Provet

Resultaten vi fann på vår första frågeställning sammanställdes i diagram för att tydligare se intressanta tendenser. Det kvantitativa resultat vi fick av provet har vi använt för att jämföra de olika skolornas kunskaper. Sedan har vi ställt dessa resultat mot de vi fick med hjälp av SOLO-taxonomin. Jämförelsen är inte gjord med enskilda elevers resultat på prov kontra intervju utan vi har ställt de olika skolorna mot varandra .

Vi fann att provfråga 1 och provfråga 4 gav ett anmärkningsvärt resultat. Fråga1, se figur 3, löd. ”Ett träd växer och växer och ökar i vikt med hundra kilo. Varifrån kommer de flesta av

dessa hundra kilo?”

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

A luften Bvatten Cjorden

Småstadsskolan Storstadsskolan Båda skolorna

Flertalet elever har angivit att det är vatten som utgör den största beståndsdelen av trädets massa, se figur 3. Endast ett fåtal av eleverna skriver att den största byggstenen kommer från luften eller från jorden.

Den fjärde frågan var, se figur 4, ”Ett träd blir större med tiden eftersom….

0 5 10 15 20 25 30 35 A ett träd lagrar upp mer och mer näring från marken B trädet strävar att växa mot solen C veden i trädet ökar av sig själv Dträdet omformar andra ämnen till ved Småstadsskolan Storstadsskolan Båda skolorna

Figur 4. Sammanställning av elevsvar på fråga 4

Näring från marken ”spökar” hos eleverna som en av de största byggstenarna i trädets massa, se figur 4.

Det är dessa två faktorerna, vatten och näring, som vi senare vid intervjuerna förstod att eleverna blandade in som, de största byggstenarna, i en annars tydlig fotosyntestanke. De frågor som handlar om gasutbytet vid fotosyntesen klarar både elever på Småstadsskolan och Storstadsskolan bra. De övriga frågorna som behandlar fotosyntesen klarade eleverna från Storstadsskolan bättre än de från Småstadsskolan t ex de frågor som behandlar växternas gasutbyte, se bilaga 1 a-d.

Vid sammanställning av proven fann vi ytterligare ett resultat som var anmärkningsvärt, se figur 5. Detta kunde vi direkt koppla till elevernas kunskaper om förbränning.

Den frågan som väckte vårt intresse var. ”Vad ger energi till kroppen? Ringa in rätt svar,

flera alternativ är rätt.” 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Fett C-v itam in Prot ein Vatte n Stär kels e Järn Sock er kolh ydra ter Småstadsskolan Storstadsskolan Båda skolorna

Figur 5. Sammanställning av elevsvar fråga 13.

Många av dem tror att vatten ger oss energi, vilket även framkommer med stor tydlighet vid våra intervjuer. Även vitaminer anges som något vilket ger oss energi.

De övriga frågorna som handlar om förbränningen i kroppen visar att Storstadsskolans elever klarar sig bättre t ex frågan som handlar om var i kroppen energin frigörs, se bilaga 1 för fler frågor. Intervjufrågorna visar inga större skillnader mellan de båda skolorna.

Intervjuerna

Vi har sammanställt intervjusvaren efter nivåerna i SOLO-taxonomin. För att kunna göra detta läste vi igenom elevsvaren upprepade gånger så vi fick underlag till en adekvat bedömning. Detta resultat täcker frågeställning ett.

I tabell 2 nedan så kan man se hur det utföll.

Tabell 2. Sammanställning av intervjusvar kring de frågor vi valt kategoriserade enligt SOLO-taxonomin.

SOLO-

nivå Antal elever ”begrepp fotosyntes” Antal elever ”begrepp förbränning”

Småstadsskolan Storstadsskolan Total Småstadsskolan Storstadsskolan Total

5 Utökad abstrakt 0 0 4 Relationell 1 1 0 3 Multi-strukturell 2 2 2 2 2 Uni-strukturell 1 1 1 1 1 För-strukturell 5 3 8 4 5 9 Summa svar 6 6 6 6

Elevsvaren som vi valde att kategorisera under den första kategorin innehåller en del vetenskapliga ord som hör till begreppet men orden sätts inte i sitt rätta sammanhang. På frågan om var den största massan i trädet kommer ifrån svarade Hanna från

Småstadsskolan så här:

På frågan; vad ger energi till kroppen är följande svar ett bra exempel från Hanna på Småstadsskolan

– Jag får energi när jag sover och när jag tränar och kanske när jag solar också. Mat

behöver jag också och vatten. Grönsaker ger också energi, en massa fibrer och vitaminer och sådant.

Under kategori två finner vi de elever som anger en del av begreppet och gör det i rätt sammanhang.

På första frågan, den om Van Helmots trädexperiment, svarade Hassan från Storstadsskolan så här:

– Det är koldioxid som gör den tyngre för att dom, vad heter det? Kolatomerna väger mer. Man kan kolla dom där reglerna, systemet. Dom väger mer och när vi gjorde de där kemilabbarna så hällde vi över koldioxiden på elden så släcks ju elden. Vattenånga stiger rakt upp.

På frågan, vad ger energi till kroppen fick vi svar från Ellen på Storstadsskolan:

– Druvsocker, det är liksom socker men inte vanligt socker utan druvsocker. Kolhydrater det

är de som gör att vi inte förbränner fett. Jag har läst detta i hemkunskapen, men jag kommer inte ihåg.

Exempel på elevsvar som vi kategoriserat under kategori tre, det vill säga elever som har delar av begreppet klart för sig och i kan sätta in dessa i rätt sammanhang. Frågan lyder: Ett träd har under fem år ökat i vikt med X antal kilogram. Var kommer de flesta av dessa kilogram ifrån? Ellen från Storstadsskolan svarar igen:

– Dom flesta kommer säkert från vatten. Mmmmmm men koldioxid är tyngre än vatten så de flesta kilona kommer från koldioxid och dom kommer ifrån luften.

Lisa, även hon ifrån Storstadsskolan har svarat på frågan om vad som ger energi till kroppen:

– Stärkelse fett kolhydrater och socker. Vatten, vi behöver alla vatten till förbränningen i cellerna. C-vitamin behöver vi men det ger oss inte direkt energi.

Under kategori fyra, det vill säga eleven kan beskriva de flesta delarna av begreppet och koppla samman dem till en helhet, fann vi bara ett svar, i detta fall från Daniel på

Småstadsskolan. På frågan om Van Helmuts träd experiment svarade han:

– Det som finns i jorden. Bladen gör också något. Dom tar upp koldioxid från luften och gör syre och socker av det. Trädet använder solljus och så blir det syre som vi andas och socker. Detta händer i bladen. Träden använder sitt klorofyll när de ska göra detta på något sätt. Kanske använder träden socker när de ska växa också, socker är ju näring. Träden använder nog det för att kunna bli större.

Detta tycker vi tyder på att han har stora delar av begreppet klart för sig och att han sätter dessa i rätt sammanhang, han har även med näringen från jorden. Vi har svårt att tyda om han förstår att mineralerna från jorden behövs för att växtens celler ska fungera och att de atomer som ingår i koldioxidmolekylen bidrar mest till massan i trädet

När vi läste utskrifterna upptäckte vi att eleverna hade problem då vi diskuterade kring en bild där frågeställningen ovan användes, (se bil 2).

Vid intervjuerna framhöll de flesta av eleverna att det är vatten och näring som bygger massan i trädet. Vi fick då ytterligare bevis för att eleverna inte kan omsätta sina kunskaper och forma ett komplett begrepp.

Vad det gäller kretsloppstänkandet upplever vi att eleverna känner till de flesta av

beståndsdelarna som ingår i fotosyntesen t.ex. vatten, syre och koldioxid. Druvsocker däremot kopplas inte, av alla, som en beståndsdel i fotosyntesen. De kan alltså inte omsätta sin

kunskap för att forma ett komplett begrepp.

De är också osäkra på ordningen i den kemiska processen, det vill säga om man ser fotosyntesen som en kemiskt balanserad formel så vet inte eleverna på vilken sida om

balanspilen de olika ämnena ska stå. De vacklar fram och tillbaka. Kommer de olika gaserna, koldioxid och syre, in i trädet eller kommer de ut ur trädet.

När vi frågar vad trädet behöver för att växa, svarar många elever näring, men de är osäkra på vad näring är. Det är problematiskt för eleverna eftersom böckerna och pedagogerna inte är tydliga nog med att beskriva närsalternas roll i processen. Eleverna vet att jordmånen har stor betydelse för tillväxten och drar då slutsatsen att näringen måste komma till stor del från jorden.

Resultat för frågeställning 2 har vi fått från intervjuer med 2 pedagoger från Småstadsskolan samt genom att den av oss som arbetar på Storstadsskolan har tittat tillbaka på sin egen undervisning.

På Småstadsskolan arbetar pedagogerna med ett arbetsområde i taget. Detta arbetsområde sträcker sig över en tidsperiod på fyra veckor. Exempel på sådana arbetsområden kan vara blodomloppet, ekologi eller ellära. På Småstadsskolan arbetar pedagogerna inte så ofta

ämnesövergripande. Några exempel på när det görs är vid sex och samlevnadstemat och ANT, då alla ämnen samverkar. Under ämnesområdet vatten i kemi samverkar

samhällsorienteringsämnena.

Under teoriavsnitt får eleverna texter som de läser tillsammans eller enskilt. I samband med textbearbetningen får eleverna frågor att besvara. Det kan vara frågor av karaktären, minns du?, eller förstår du? De har även gemensamma genomgångar då bland annat innehållet i texterna diskuteras. Varje vecka laborerar eleverna och skriver laborationsrapport .

På Storstadsskolan arbetar man ämnesövergripande hela tiden. De olika områdena sträcker sig över, ibland kortare (tre veckor) och ibland längre tidsperioder( upp till åtta veckor).

Ämnen som deltog kombinerades på olika sätt beroende på ämnesområde, till exempel vid temat kroppen då arbetsområdet kallades Si och så från knopp till tå då hemkunskap, biologi, kemi, idrott, svenska och bild ingick. Ett annat exempel är ett arbetsområde kring begreppet energi som kallades NRJ då biologi, kemi, fysik, teknik, samhällskunskap, historia och svenska. Storstadsskolan använde traditionell klassindelning endast vid de praktisk/estetiska ämnena. Vid annan undervisning grupperades eleverna efter intresse, kunskapsnivå och motivationsnivå.

Temaområdena introducerades med hjälp av diskussionsunderlag så som ett påstående, en bild eller en laboration för att väcka elevernas intresse och samtidigt avslöja deras

förkunskaper. Det var sällan några traditionella genomgångar med pedagogen som pratade, utan diskussionsfrågor, bilder och laborationer låg till grunden för arbetet i klassrummet. Laborationer genomfördes minst en gång i veckan och avslutades med en laborationsrapport där svenskan oftast samarbetade.

Resultat för den tredje frågeställningen fann vi genom samma intervju med eleverna som gav oss svaret på frågeställning nummer ett.

Här får elevcitaten tydliggöra att laborationer och ett ämnesövergripande arbetssätt, upplevs av eleverna själva, som något som bidrar till att skapa förståelse.

Vi väljer att kategorisera citaten i: 1. laborationer/elevaktivitet och 2. arbetssätt.

Under kategori ett, laborationer/elevaktivitet finner vi följande citat.

Hassan som är från Storstadsskolan: Det är koldioxid som gör den tyngre för att dom, vad heter det? Kolatomerna väger mer. Man kan kolla dom där reglerna, systemet. Dom väger mer och när vi gjorde de där kemilabbarna så hällde vi över koldioxiden på elden så släcks ju elden. Vattenånga stiger rakt upp.

Ellen från Storstadsskolan igen: Dom flesta kommer säkert från vatten. Mmmmmm men koldioxid är tyngre än vatten så de flesta kilona kommer från koldioxid och dom kommer ifrån luften.

Daniel från Småstadsskolan: Vi skulle haft mer experiment och praktiska saker.

Dessa citat kommer från kategori två, elever som pratar om arbetssätt:

Ellen från Storstadsskolan: Druvsocker, det är liksom socker men inte vanligt socker utan druvsocker. Kolhydrater det är de som gör att vi inte förbränner fett. Jag har läst detta i hemkunskapen, men jag kommer inte ihåg.

Intervjuare: Hur skulle vi gjort för att lära er att det är koldioxiden som bygger trädets massa Ellen: - Vi skulle ha haft, som nu extra kemi, där vi lär oss att molekyler väger olika så när vi hade fotosyntesen så skulle ni ha fått in det där.

Lisa: -Jag vet inte det liksom……. Jag vet att det finns en massa molekyler i luften, men när man ser luften är det som om den finns men man ser den inte, den väger inte någonting. Men vatten är något man ser, det finns där man kan mäta det.”

Intervjuare: Hur ska vi undervisa för att ni ska lära er bäst?

Conny från Småstadsskolan: Det är viktigt att läraren säger roliga saker och skämtar precis som Tore gör. Vi får göra roliga experiment. Och då vill man lära sig mer om det. En gång fick vi göra sån gas som smäller.

Då vi inte direkt jämfört provresultaten med intervjusvaren kan vi inte peka på någon direkt koppling mellan dessa, det vi kan se är att Storstadsskolans elever överlag klarar sig bättre vid provet medan de båda skolornas resultat är likvärdigt vid intervjun.

När vi undersökte om arbetssättet hade gynnat eller missgynnat begreppsförståelse för eleverna så har vi dragit vissa kopplingar mellan provresultat och intervjusvar, dvs. att de elever som arbetat ämnesövergripande och med mycket dialog i klassrummet klarar sig bättre, eleverna uttrycker själva att just laborationer har en stor betydelse för deras förståelse av begrepp. Vi kan dock inte dra några generella slutsatser av detta.

I vår undersökning anser vi oss ha kommit fram till att eleverna inte har full

begreppsförståelse. Vi menar också att arbetssättet kan spela en viss roll för deras möjlighet att lära sig och förstå begreppen.

Diskussion

Metoddiskussion

I vår undersökning har vi tidigare lyft fram hur viktigt det är att koppla samman elevernas vardagsbegrepp med de naturvetenskapliga begreppen, (Östman, 2002).

I frågan ”Vad ger energi till kroppen” framgick det inte att det var den naturvetenskapliga innebörden som det syftades på. Så här i efterhand ångrar vi att vi inte testade provet på en liten grupp elever innan vi genomförde det. Då hade vi troligtvis märkt att några av

formuleringarna var mindre bra, bland annat märkte vi att eleverna hade svårt att tolka ordet energi som vi tänkt oss. Med facit i hand kan vi konstatera att frågan ”Vad ger energi till kroppen” gav ett missvisande resultat därför att eleverna inte förstod den naturvetenskapliga innebörden i ordet energi. Vi tror att vi hade fått ett mer trovärdigt resultat om vi tagit hänsyn till detta.

Provfrågorna hämtade vi ur Björn Andersson m.fl. (1993) digra samling av undersökningar. Vi har omformulerat dem lite grand men till största delen är de i originalutförande. Detta har gett oss möjlighet att jämföra våra resultat med hans. Vårt val av frågor grundar sig på de kunskaper vi själva har om begreppen fotosyntes och förbränning. Vår intention var att mäta om eleverna har ”rätt” kunskaper. Vi valde därför just Andersson m.fl. (1993)som är erkänd inom sitt område och har stor erfarenhet av denna typ av undersökning.

Elever som svarat rätt på provet var osäkra vid intervjun. Vi tror att detta delvis kan ha sitt ursprung i en vilja hos eleven att svara rätt, att göra intervjuaren (läraren) till lags, (Barnes, 1978). När de fick tillfälle att vidareutveckla sina svar framgick att de faktiskt till stora delar kunde fotosyntesen. De har kunskaper om den, men har inte nått till insikt, det vill säga en djupare förståelse av orsaker och samband.

Då vi intervjuat kollegor har vi förstått att vi skulle ha fått bättre kunskap om arbetssättet på Småstadsskolan om intervjun kompletterats med undervisningsobservationer, (Dysthé, 2003). Detta har framgått då vi jämfört arbetssättets betydelse. Vi har haft för liten kunskap om hur det praktiska arbetet fungerar i undervisningssituationen.

Resultatdiskussion

Då vi startade vår undersökning antog vi att Storstadsskolans elever skulle klara sig sämre då de hade sämre förutsättningar vad det gäller språket och antalet icke godkända betyg var större.

Som vi visat i resultatdelen är det några saker som vi finner extra intressanta att diskutera. I den del av vår undersökning som berör begreppet fotosyntes har ett litet antal elever valt att koppla atomerna i koldioxidmolekylen till det som bygger trädets massa.

Vi vill koppla till det som Hassan sa i intervjun. Han hade lärt sig att koldioxid är en tung gas i en laboration. Han använde även vardagskunskap när han konstaterade att vattenånga stiger rakt upp.

Hassan hade alltså genom sin praktiska erfarenhet, det vill säga en laboration, fått insikt i fotosyntesen och kunde sedan tillämpa sin kunskap teoretiskt, (Sjøberg, 2000). Han kunde även dra nytta av sina vardagsföreställningar då han i tanken pendlade mellan

naturvetenskapligt resonemang och sina egna vardagsföreställningar, (Andersson, 2001, Östman, 2002).

De flesta tror att det är vattenmolekylen som utgör den största beståndsdelen av det som bygger trädets massa. Enligt oss kan detta ha sin orsak i att gas är osynlig.

Vid intervjutillfället på Storstadsskolan diskuterades var trädets massa kommer från. Denna elev har själv klart för sig att det är koldioxidmolekylens atomer som bygger trädets.

Intervjuaren: - Varför tror du att de flesta tror att det är vatten?

Lisa: -Jag vet inte det liksom……. Jag vet att det finns en massa molekyler i luften, men när man ser luften är det som om den finns men man ser den inte, den väger inte någonting. Men vatten är något man ser, det finns där man kan mäta det.”

Vi har funderat och diskuterat mycket kring detta. Hur kan det komma sig att vi misslyckas med att nå ut med kunskapen till eleverna, att det är koldioxiden som är den tyngsta

beståndsdelen i druvsockret och således i det som bildar trädets massa. Här vill vi citera en annan elev vid Storstadsskolas teori om vad det kan bero på:

Intervjuare: Hur skulle vi gjort för att lära er att det är koldioxiden som bygger trädets massa?

Ellen: - Vi skulle ha haft, som nu extra kemi, där vi lär oss att molekyler väger olika så när vi hade fotosyntesen så skulle ni ha fått in det där.

Detta tolkar vi som att gas är ett abstrakt begrepp för eleverna. De har svårt att förstå att något man inte ser finns. Däremot kan vi förstå att eleverna tror att det är vatten.

Vatten kan man se, känna på, hälla, mäta upp och bada i. Kopplat till vatten finns många vardagshandlingar. Därför tror vi vattnet blir en, för eleverna, viktig byggsten till trädets massa. Det regnar på trädet och man vattnar sina krukväxter. Många har själva vattnat

blommor och vet att om de inte får vatten dör de. Detta kan förklara varför vatten spelar en så central roll i elevernas fotosyntesbegrepp.

Vi vill ge ett exempel på hur en elev tolkar vattenmolekylen som den del vilken bidrar mest till trädets massa.

Intervjuaren: Från början väger växten 2 kg och efter fem år väger den 72 kg. Var kommer de 70 kg ifrån?

Conny från Småstadsskolan: Från jorden och vatten. Intervjuaren: Hur tänker du då?

Conny: Ja, om man tar bort växten och bara väger krukan och jorden kommer den att väga mindre efter fem år för då har ju växten ätit av jorden kan man säga. Rötterna har blivit jätte stora så det är nästan ingen jord kvar i den krukan med det stora trädet i. Men det är mest vatten i den stora plantan i alla fall och vatten väger mycket mer än torrt trä.

Intervjuaren: Vilket är det som väger mest? Conny: Vatten.

Vi tror att Conny drar nytta av sina erfarenheter. Därför att han vet, då de eldar med ved hemma, att torr ved väger mycket mindre än blöt. Den blöta veden kommer från ett träd som nyligen är fällt i skogen. Vi tror att han använder denna vardagserfarenhet i sitt eget

resonemang kring trädets massa. Helt tydligt framgår att han inte kopplar samman sin egen erfarenhet med någon laboration. Detta beror, enligt oss, på att pedagogen inte haft insikt i hans specifika förkunskaper. Connys vardagserfarenheter är mer förankrade än de teoretiskt naturvetenskapliga. Han kunde ha kommit till en djupare insikt om han givits tillfälle att kommunicera och varit aktivare, (Barnes, 1978).

Vid en första anblick tyckte vi att figur fyra och fem sade emot varandra. De flesta elever svarade att vatten, inte jorden, var det som fick trädet att öka i vikt/växa, medan de på frågan ”Ett träd blir större med tiden eftersom…” svarade att ett träd lagrar upp mer och mer näring

från marken. Enligt oss kan denna synbara motsägelse bero på att elever uppfattar att vattnet kommer från marken.

Vi behöver i vår undervisning ge eleverna fler tillfällen att ha dialoger med varandra och på detta sätt uppmuntra dem att synliggöra det inre språket. Vi tror att det är som Vygotsky säger, att processen där individen sätter ord på sina tankar är det som är avgörande för tankens utveckling, (Imsen, 2000).

Både på Småstadsskolan och på Storstadsskolan ges eleverna tillfälle till muntliga prov, vilket har visats sig underlätta för både svaga elever och elever med språkliga hinder. Vi tror att om

alla elever getts möjlighet till samma sorts dialog även vid undervisningen, skulle detta kunna

stärka dem i tilltron till sig själva och den egna förmågan. Med en större tilltro växer

motivationen att söka kunskap för sin egen skull. En motiverad elev känner meningsfullhet i undervisningen vilket hjälper dem till insikt och förståelse, (Säljö, m.fl. , 2003). Genom att ta in dialogen i undervisningssammanhang, antingen elev -lärare och/eller elev- elev, kommer kunskaperna få möjlighet att fördjupas, (Dysthe, 1996).

När vi tolkar tabell fyra och fem i resultatdelen finner vi att Storstadsskolans elever har bättre kunskaper vad det gäller den största byggstenen till trädets massa. Dessa elever klarade sig bättre när vi frågade var trädets massa kom i från. Eleverna vid Storstadsskolan består av en stor andel elever med svenska som andraspråk och det är lätt att tro att de då skulle klara ett skriftligt prov sämre. Arbetssättet har här enlig oss stor betydelse. På Storstadsskolan har man arbetat med ett elevaktivt material som kräver diskussion. Dessa diskussioner kan göras i grupp, elev till elev eller i helklass.

Pedagogerna har arbetat medvetet med det naturvetenskapliga språket och varit noga med att kontrollera att eleverna tolkat innehållet på ett korrekt sätt. I undervisningssituationen har eleverna inte fått texter att läsa och tolka själva, utan innehållet har diskuterats och

formulerats med, för gruppen gemensamt språk, och sedan skrivits ner av eleverna själva. På Storstadsskolan har alltså dialogen i klassrummet varit det centrala, (Schoultz, 1998).

Genom att Storstadsskolan har arbetat ämnesövergripande har eleverna fått möjlighet att förknippa begreppen fotosyntes och förbränning med miljö- och samhällsfrågor. Vi tror att detta stimulerar elevernas intresse och förståelse, ( Krantz & Persson, 2001).

På Småstadsskolan, där det är en mycket liten del barn med svenska som andraspråk, kan pedagogerna på grund av elevernas goda kunskaper i svenska ibland låta eleverna läsa texter

med naturvetenskapligt språk och tolka texten själva. Det är lätt att förvänta sig av dessa barn att de förstår innehållet i texterna. Eleverna själva tror sig också förstå innehållet.

Enligt oss bör även barn med svenska som förstaspråk få hjälp att tolka det naturvetenskapliga språket. Dessa barn har vardagsbegrepp, men inte vetenskapliga begrepp kopplade till de naturvetenskapliga orden. Detta kallas begreppsförvridning, (Helldén, 1994). De kan en betydelse av ordet men har inte kunskap om alla olika betydelser av det, till exempel ordet rörelse som kan betyda att ett föremål ändrar sitt läge i rummet, ett företag, att rör någon kroppsdel, uppleva en stark känsla av ömhet e.d. eller en organisation av personer som kämpar för ett gemensamt mål. I och med att de kan en betydelse tror de själva, och kanske även pedagogerna, att de har förstått innehållet i texterna.

Genom att arbeta mer medvetet med det naturvetenskapliga språket tror vi att vi kan uppnå en djupare begreppsförståelse även för dessa barn.

Pedagogerna på Småstadsskolan berättade att eleverna som ett komplement till det vanliga studiematerialet får intressanta arbetsuppgifter så som spel, korsord, ordflätor, frågesport och eget forskande. Detta innebär att eleverna konfronteras med olika bilder och symboler för samma begrepp. På så sätt hjälper pedagogerna eleverna att bygga begrepp och koppla ihop delarna till en helhet.

När vi intervjuade eleverna märktes inga stora skillnader mellan de två skolorna. Vi tror att detta beror på de olika språkliga förutsättningar som eleverna på de två skolorna har. Eleverna på Storstadsskolan har som vi tidigare nämnt arbetat medvetet med det naturvetenskapliga språket men för många av eleverna från Småstadsskolan var detta det första tillfället där de själva formulerade begreppen högt. Vi menar inte att de aldrig tidigare pratat kring begreppen, det har de, men vid intervjutillfället skulle de förklara för någon annan, vilket ställde krav på en djupare förståelse hos dem. Intervjun blev då den dialog där eleven befäste sin kunskap genom att muntligt berätta om sina tankar kring begreppen,(Imsen, 2000, Dysthé, 1996). Detta blev tydligt under intervjuns gång då intervjuaren märkte hur eleverna ändrade sig, de hade ett sonderande tal, (Barnes, 1978).

Eleverna uppmärksammade själva att det först blev fel och diskuterade sig fram till en förklaring som de själva kunde godkänna.

Det skulle även kunna vara ett redigerat tal från eleverna då de använder ord som de tror att vi förväntar oss, men de har ingen djupare förståelse för ordens korrekta betydelse, (Barnes, 1978).

När en elev vid Småstadsskolan fick frågan hur skulle vi ha gjort för att ni skulle ha lärt er

mer om fotosyntesen och förbränningen, blev svaret:

Daniel: Vi skulle ha haft mer experiment och praktiska saker.

Vid intervjutillfällena framkom att elever på både Småstadsskolan och Storstadsskolan tyckte att de lärt sig mest då de haft praktisk undervisning, laborationer. Det vill säga då de arbetat i samspel med andra och alltså tvingats att interagera, vilket gett dem tillfälle att tillsammans med andra omforma sin kunskap och skapa ny, (Imsen, 2000). Återigen tycker vi oss se hur viktigt det är att ge eleverna tillfälle att föra dialog och på så sätt sätta ord på sina tankar. Laborationen aktiverar fler sinnen hos eleven och underlättar för elever med olika språksvårigheter att lära sig. Vid laborationstillfällen måste eleven först utnyttja sin förförståelse när ställer sin hypotes. Denna utvärderas under laborationens gång och

omformas till ny kunskap när resultatet formuleras i slutsatsen. Resultatet måste diskuteras så att nya begrepp skapas och för att ge pedagogen en chans att kontrollera att de begrepp som eleven arbetat med blir vetenskapliga, (Barnes, 1978).

Begreppet förbränning upplever elever på båda skolorna som svårt, speciellt när man talar om kroppen. De kan lättare redogöra för processen när man talar om förbränning som en eld eller processen i en explosionsmotor. För att belysa detta citerar vi följande ur en intervju från Storstadsskolan.

Intervjuare: Tycker du att det här är svårt? Med fotosyntes och förbränning.

Lisa: Så där, det är svårare med kroppen. Typ, jag tycker att cellandningen är svårare än det här med eld.

Intervjuare: Hur kommer det sig?

Lisa: Det känns som om kroppen har fler beståndsdelar som heter olika och gör olika saker och så att typ, alla träd är likadana rakt igenom.

Enligt vår uppfattning är en del av förklaringen att ordet förbränning förknippas med något som man kan bränna sig på, något som är väldigt varmt.. Därför är det lättare, för eleverna, att koppla ihop förbränning och den kemiska process det handlar om, med en eld.

Alla har varit med om att blåsa på en lägereld för att den ska brinna, de har även förstått att elden behöver ved. Produkterna vid förbränning är gaser som vi tidigare beskrivit som svåra