BIOMEDICIN SOM PROFILUTBILDNING - Mot en ämnesdidaktisk modell för gymnasieskolan

Malmö högskola

Lärarutbildningen

Natur Miljö Samhälle

Examensarbete

BIOMEDICIN SOM PROFILUTBILDNING

Mot en ämnesdidaktisk modell för gymnasieskolan

PROFILING BIOMEDICINE IN SCIENCE CURRICULUM

Towards a domain-specific theory for the upper secondary school

Ahnders Franzen

Lärarutbildningen 90 högskolepoäng, Helfart/distans Höstterminen 2009

Examinator: Mats Lundström Handledare: Jesper Sjöström

SAMMANFATTNING:

Biomedicin kan betraktas som den teoretiska grenen av ämnet medicin. Inom ämnet utnyttjas kunskaper inom kemin och biologi, för att studera människokroppens uppbyggnad och funktion såväl vid hälsa som vid sjukdom. Ämnesområdet studerar också alla organisationsnivåer i människokroppen från molekyl till organism. Biomedicin undervisas inom gymnasieskolan som tillval, profilutbildning och/eller som spetsutbildning. Eftersom det ännu inte finns någon nationellt antagen kurs i biomedicin, undervisas ämnet som fördjupningskurs inom kemi och biologi. Föreliggande examensarbete har som huvudsyfte att göra en inventering av ämnet biomedicin, för att på sikt kunna utveckla en ämnesdidaktisk modell ämnad för gymnasieskolan.

I arbetet redovisas resultat från en mindre empirisk undersökning avseende en kartläggning av elevernas förkunskaper och förförståelse av några centrala funktioner i människokroppen. Dessutom redovisas en inventering av såväl ämnesspecifik som didaktisk litteratur, av relevans för utformningen av den ämnesdidaktiska modellen. Innehållsmässigt föreslås undervisningen att struktureras upp i sex separata avsnitt – cellbiologi och genetik, utvecklingsbiologi, anatomi och fysiologi, mikrobiologi och immunologi, patobiologi och farmakologi. Den didaktiska delen kommer till stora delar att inkludera många av de tankar och idéer, som är utmärkande för den entreprenöriella lärandemodellen (EPL) med fokus på ett elevstyrt och processorienterat lärande.

Nyckelord:

Biomedicin, begreppsförståelse, ämnesdidaktisk modell, entreprenöriellt lärande, empirisk undersökning, vardagskunskap.

Innehållsförteckning

3.  SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR ... 16 

4.  METOD OCH UTVECKLING ... 17 

4.1  Empirisk undersökning ... 17  4.1.1 Urvalsmetod ... 17  4.1.2 Intervjupersoner ... 17  4.1.3Enkätfrågor ... 17  4.1.4Forskningsetik ... 18  4.2 Didaktiskt utvecklingsarbete ... 18  4.2.1Ämnesinnehåll ... 18 

4.2.2Pedagogik och didaktik ... 18 

5. RESULTAT OCH DISKUSSION ... 19 

5.1  Empirisk undersökning ... 19 

5.2  Mot en ämnesdidaktisk undervisningsmodell för biomedicin ... 20 

5.2.1 Innehåll ... 22 

5.2.2 Arbetsformer och arbetssätt ... 25 

6. SAMMANFATTANDE DISKUSSION ... 28 

6.1  Mot en ämnesdidaktisk modell ... 28 

6.2  Entreprenöriellt lärande i gymnasieskolan ... 30 

7.  REFERENSER ... 31 

8.  BILAGOR ... 35 

8.1 BILAGA 1 Empirisk undersökning - frågor ... 35 

8.2 BILAGA 2 Empirisk undersökning – resultat ... 36 

8.3 BILAGA 3 Empirisk undersökning - resultat ... 37 

8.4 BILAGA 4 Kursinnehåll vecka 1-18 ... 38 

1. INLEDNING

Naturvetenskapliga ämnen på gymnasieskolan, såsom fysik, kemi och biologi, har alla sina motsvarigheter och ursprung från universitetsvärlden. Även om dessa inte direkt är miniversioner, så har de i alla fall till sin karaktär och uppbyggnad mycket gemensamt med motsvarande universitetsämnen (Sjöberg, 2005). Biomedicin är ett relativt nytt akademiskt ämne och resultatet av ökande kunskaper om olika biomolekyler och deras involvering i människokroppens normala utveckling och funktion samt vid uppkomsten av sjukdomar. Ämnet biomedicin är ett utmärkt exempel på hur den ”nya biologin och nya kemin” tillsammans i ett helt nytt ämne, kan tillämpas till exempel inom den moderna sjukvården för diagnostik och behandling av olika typer av sjukdomar (Lund universitet, 2009). Förutom inom forskningen har biomedicin också blivit ett centralt ämne i många medicinska och/eller paramedicinska utbildningar.

När jag nu ser tillbaka på tiden som lärare och forskare i kemi och biologi under drygt 25 år vid Lunds universitet och medicinska fakulteten, är det fantastiskt vilken kunskapsexpansion som skett under denna tid inte minst inom ämnet biologi men också inom kemiområdet. Min erfarenhet är också att studenternas kunskaper inom biologi och kemi inte hållit jämna steg med den övriga utvecklingen. Det gäller framförallt studenternas oförmåga att använda sina gymnasiala kunskaper i kemi och biologi, som ett verktyg i problemlösningsprocesser inom utbildningen men också då eleven möter biomedicinska problem i vardagen.

Jag hade nog funderat på problemet en längre tid, då jag kom i kontakt med utbildnings-direktören i Malmö stad och fick tillfälle att till honom direkt framföra mina synpunkter och idéer. Efter flera studiebesök på fem kommunala gymnasieskolor samt en serie möten med ansvariga lärare och skolledare, presenterade jag ett förslag till utbildningsdirektören i Malmö stad, om att starta en ny naturvetenskaplig profilutbildning inom den kommunala gymnasie-skolan. Under tjugo månader arbetade jag som projektledare med att bygga upp en ny naturvetenskaplig gymnasial utbildning i biomedicin med inriktning mot forskning i Malmö stad (Edico, 2008). Mitt arbete resulterade så småningom i att utbildningsnämnden tog beslut om att från höstterminen 2009 starta en helt ny profilutbildning i biomedicin på S:t Petri skolan i Malmö (Malmö stad, 2009). Utbildningssatsningen var resultatet av de idéer och den långa erfarenhet som universitetslärare och forskare i biomedicin, som jag samlat på mig

under åren vid Lunds universitet. Tyvärr sträckte sig inte utvecklingsarbetet tidsmässigt för att också utforma en kurs i biomedicin under årskurs 3 av den nystartade utbildningen.

Mina ursprungliga tankar om att satsa på en helt ny gymnasial biomedicinsk utbildning i Malmö, visade sig också ligga helt rätt i tiden. Tidigare i år meddelade Skolverket att Härnösands gymnasium, som första skola i Sverige, beviljats tillstånd att starta en nationell spetsutbildning i biomedicin i hård konkurrens med tio andra gymnasieskolor i Sverige (Skolverket, 2009a). Biomedicin är ännu inte någon nationellt antagen gymnasiekurs och därför undervisas ämnet som en breddningskurs inom ämnena kemi och biologi. En konsekvens av detta har blivit att olika gymnasieskolor i landet har haft stor frihet i utformningen av den egna skolans kursprogram i biomedicin. Ett sätt att utveckla en enhetlig utbildning i biomedicin för gymnasieskolan, är att ta fasta på ämnesinnehållet i motsvarande universitetsutbildning.

I följande examensarbete har jag försökt kombinera min långa erfarenhet som forskare och universitetslärare i bland annat ämnet biomedicin, med mina nya kunskaper och kunnande om elevens förmåga och förutsättningar för ett framgångsrikt lärande. Föreliggande examensarbete består huvudsakligen av ett inledande inventeringsarbete som i slutändan syftar till en ämnesdidaktisk modell för ett lärande i biomedicin vid gymnasieskolans naturvetenskapliga program.

2. BAKGRUND

Biomedicin undervisas vid många universitet runt om i landet såsom Karolinska institutet i Stockholm, Lindköpings universitet, Lunds universitet, Umeå universitet samt Uppsala universitet. Dessutom undervisas ämnet biomedicin vid högskolorna i Halmstad och Skövde (Högskoleverket, 2009).

Karolinska institutet i Stockholm (http://www.ki.se/ua/utbildningsplan/1BI07.pdf) beskriver ämnet biomedicin på följande sätt:

”Den vetenskapliga grunden för huvudområdet biomedicin är de naturvetenskapliga

förklaringarna till människokroppens funktion vid hälsa och sjukdom. Hit hör processer på molekyl-, cell-, organ- och organismnivå samt växelverkan med kemiska, fysikaliska och biologiska faktorer i miljön. I huvudområdet ingår också grunden för och tillämpningen av de metoder som kan användas för att fördjupa kunskapen inom området och förbättra förebyggande metoder, diagnostiska metoder och behandlingsmetoder av sjukdomar.

Genom bredden från grundläggande fysikaliska principer till tillämpningar inom klinisk medicin är biomedicin till sin natur tvärvetenskapligt.

Genom studier inom biomedicin utvecklar studenten kunskap om:

• den naturvetenskapliga grunden till huvudområdet • farmakologisk och annan terapi

• individuella variationers betydelse för sjukdomsutveckling

Kunskaper inom området tillämpas framför allt vid den vidare utvecklingen av biomedicinen genom forskning. Kunskaperna tillämpas vidare vid utveckling och prövning av nya läkemedel samt när information om dessa och annan biomedicinsk kunskap redovisas för allmänheten och experter. All tillämpning skall ske utifrån ett professionellt förhållningssätt och i överensstämmelse med inom biomedicinen accepterade etiska principer”.

Biomedicin är ett spännande fält inom naturvetenskapen, som analyserar och löser medicinska problem med hjälp av modern kunskap inom kemi och biologi. Ämnet är tematiskt till sin natur eftersom det är sammansatt av olika naturvetenskapliga subspecialiteter. Från kemiområdet kommer biokemi, fysikalisk kemi, organisk kemi, bioteknik, molekylärbiologi, läkemedelslära och från biologiområdet kommer mikrobiologi, cellära, utvecklingsbiologi, genetik, fysiologi, anatomi, sjukdomslära (Lund universitet, 2009).

Undervisningsinnehållet i universitetsämnet biomedicin i Lund vilar på sex huvudsakliga hörnpelare - cellbiologi och genetik, utvecklingsbiologi, anatomi och fysiologi, mikrobiologi och immunologi, patobiologi och farmakologi (Lunds universitet, 2009).

Upplägget av den akademiska undervisningen i biomedicin syftar till att tidigt hos eleverna skapa en integrerad begreppsförståelse av människokroppens funktion, med utgångspunkt från den enskilda cellen som grundläggande byggsten. Ämnet biomedicin innefattar studier av alla mekanismer och processer från molekyl till människa såväl vid hälsa som vid sjukdom. Studier av människokroppen ur olika infallsvinklar är ett genomgående tema i ämnet biomedicin med utgångspunkter från att:

1. Människokroppen utgör ett system av väl integrerade delsystem.

2. Människokroppen och dess delar hålls i jämvikt av olika återkopplingsmekanismer. 3. Människokroppen kan beskrivas och förstås på olika organisationsnivåer – molekyl,

organell, cell, vävnad, organ, organsystem, organsim och populationsnivå.

4. Människokroppen kan drabbas av olika sjukdomar, som kan diagnostiseras och behandlas på flera olika organisationsnivåer.

Inom gymnasieskolan undervisas biomedicin som tillvalsämne och fördjupning inom områdena kemi och biologi. Härnösand gymnasium är det enda skola i Sverige som har erhållit tillstånd från Skolverket att starta nationell spetsutbildning i biomedicin (Skolverket, 2009a).

2.2  Läroplan och kursplaner 

I läroplanen för de frivilliga skolformerna, Lpf94:9ff, är skolans kunskapsuppdrag formulerat dels som mål att uppnå och dels som andra mål att sträva efter. Uppnåendemålen i skolan förutsätts eleverna nå genom den kunskap, som de får genom undervisningen i de olika skolämnena. Kärnämnena i skolan har som huvudsyfte att förmedla en kärna av kunskap, som varje elev har med sig ut i livet efter avslutad skolgång. Strävansmålen däremot speglar de kvaliteter och förmågor, som eleven förväntas utveckla under själva lärandeprocessens i de olika ämnena. Gymnasiekommittén (2002) har i sitt betänkande föreslagit att också se på kärnämnena som olika förmågor och kvaliteter istället för enbart som enskilda ämnen och kurser. Genom att granska gymnasieskolans utbud av enskilda kurser har kommittén identifierat fem förmågor som anses vara speciellt viktiga – förmågan att analysera och lösa problem, förmågan att söka och bearbeta information, förmågan att kommunicera, förmågan till samspel och empati samt förmågan att bedöma processer och produkter. Tanken är att dessa olika förmågor skall utvecklas parallellt med kunskapandet i de olika skolämnena. Norell (2008) refererar i sin bok till dessa förmågor som så kallade grundförmågor. Han gör också en djupare analys av innebörden av dessa förmågor, genom att hämta synonymer från skolans styrdokument och gymnasieskolans kursutbud.

• Reflektera - tänka, utveckla sin förståelse, lära, nyansera sin tankevärld

• Observera - undersöka, iaktta, beskriva, bearbeta information, perceptionsförmåga • Känna – värdera etiskt och estetiskt, vilja och sträva mot, motivation och empati • Förklara – teoretiskt arbete, att ställa upp hypoteser och testa dem, att fråga och söka

svar, att hitta samband och reda ut sammanhang – orsaker - följder

• Handla och skapa – praktik, åtgärder, skapande, agerande, fysiska förmågor • Kommunicera - språkliga förmågor, tala, lyssna, läsa, skriva, social förmåga.

Kursplanerna för olika ämnen innehåller i stort sett samma typ av information rörande de kunskaper och förmågor som eleverna förväntas tillägna sig – specifika former av grundförmågor, centrala begrepp, centrala perspektiv samt centrala stoffområden. I

huvuddelen av kursplanerna är det enbart det centrala stoffområdena, som skiljer dem åt. Grundförmågorna samt de centrala begreppen och perspektiven är däremot oftast av ämnesövergripande karaktär. En framgångsrikt lärande utifrån ett tematiskt arbetssätt bygger alltså på att välja teman, som berör gemensamma grundförmågor och som utmanar elevernas förståelse samt som upplevs av eleverna som meningsfulla och engagerande. Ett annat starkt argument för ett tematiskt arbetssätt, är att ett lärande som utgår ifrån ämnesintegration innehåller flera dimensioner av lärandeprocessen, än om motsvarande ämnen istället skulle studerades var för sig. Progressionen i ett tematiskt lärande kan till exempel vara då användandet av olika förmågor utvecklas hos eleverna från en elementär till avancerad nivå (Norell, 2008).

Innehållet i ämnena kemi och biologi är tänkt att täcka de förkunskaper eleven behöver för att inleda ett framgångsrikt lärande i biomedicin.

Mål som eleverna skall ha uppnått efter avslutad kurs i biologi B (BI 1202) Eleven skall

kunna planera, genomföra och tolka fysiologiska experiment samt redovisa arbetet både muntligt och skriftligt

ha kunskap om prokaryota och eukaryota cellers byggnad och funktion samt virus byggnad och livscykel

ha kunskap om sambandet mellan evolution och organismernas funktionella byggnad och livsprocesser

ha kunskap om reglering av och samspel mellan människans organsystem (Skolverket, 2000:32)

Mål som eleverna skall ha uppnått efter avslutad kurs i kemi B (KE1202) Eleven skall

/…/ kunna schematiskt beskriva uppbyggnaden av och egenskaperna hos några biologiskt viktiga molekyler och beskriva de biokemiska

huvuddragen i cellens metabolism och reproduktion/…/ (Skolverket, 2000:71)

2.3 Lärandeteorier

Piaget ägnade stora delar av sitt arbete åt lärandets tillägnelseprocess och mestadels åt den kognitiva aspekten på lärandet. Under hans levnad ansågs den så kallade stadieteorin, vara det centrala och den innebär i korthet att Piaget försöker förklara lärandet och kunskapsutvecklingen från födseln till puberteten utifrån fyra olika utvecklingsstadier. Efter sin död 1980 har emellertid hans konstruktivistiska syn på lärandet fått stor uppmärksamhet och genomslagskraft. Huvudtanken i den konstruktivistiska läromodellen är att det är individen själv som konstruerar sin kunskap och sitt kunnande.

Den så kallade sociokulturella aspekten på lärandet utgår från teorier av Lev Vygoskij och John Dewey. De båda ser lärandet mera som en socialt medierad process, något som sker i samverkan med andra individer och omgivande samhällskultur. Den sociokulturella teorin har som utgångspunkt att människan under själva läroprocessen, kan dra nytta av de kunskaper och färdigheter som finns samlade på olika sätt i samhället som institution (Säljö 2007). Så kallade medierande redskap är också någon som utgör en väsentlig del av den sociokulturella lärandemodellen. De medierande redskapen eller artefakterna kan delas in i två huvudtyper, de språkliga eller kommunikativa samt de fysiska redskapen. Till de senare räknas allt som är framställt av människan, exempelvis mobiltelefoner, datorer, böcker, verktyg, flygplan etc. och som används i olika vardagliga situationer (Ibid). Inom den sociokulturella lärandeteorin är det emellertid användandet av ordet i språk och text som kommunikativt redskap, som möjliggör den största delen av ett lärande över tid såväl individuellt som samhälleligt (Ibid).

Piagets teorier om lärande fokuserar också på betydelsen av olika utvecklingsstadier hos eleven. Det är speciellt två stadier, det formella operationsstadiet (det högsta stadiet) och det konkreta operationsstadiet (det näst högsta stadiet), som är av speciellt intresse för att förstå lärandet i skolan. Eleven som befinner sig i det formella operationsstadiet utvecklar tanke-strukturer och en begreppsanvändning, som underlättar tillgodogörandet av ny kunskap i skolan. Studier har också visat att elevernas vardagstänkande sker inom Piagets så kallade konkreta operationsstadium, medan det vetenskapliga tänkandet i skolan istället försiggår i det formella operationsstadiet. Det intressanta är också att dessa två olika processer samtidigt fungerar inom samma individ (Andersson, 2001).

Huvudtanken med det socialkonstruktivistiska perspektivet på lärandet inom naturveten-skapen, är att när elever med olika vardagsförståelse av ett och samma fenomen får tillfälle att diskutera, berätta och förklara för varandra, så når de till slut fram till en likartad förstålelse. Därigenom sker en förståelseutveckling, som leder till lärande av ny kunskap och ett nytt kunnande. Vardagstänkandet är därför en väsentlig del av de tankestrukturer som elever har med sig till skolan. Det måste därför utnyttjas på bästa sätt, för att eleven senare skall kunna utveckla ett mera vetenskapligt inriktat tänkande (Andersson, 2008).

Även om det vetenskapliga tänkandet kvalitativt är något annorlunda – är generellt och systematiskt samt har förklaringsförmåga, så bygger det till en början på ett vardagstänkande. Skolans uppgift är därför inte att ersätta elevens vardagstänkande med ett vetenskapligt tänkande, utan att istället låta elever utveckla ett lärande där båda sätten att tänka har sin givna

plats. Ett sätt att utmana elevers vardagstänkande är att låta dem förklara olika fenomen med egna ord och med egna uttryck. I en efterföljande diskussion får eleven värdera sina egen förklaringsmodeller mot en vetenskaplig motsvarighet och då kan två olika saker inträffa. I det ena fallet tycker eleven att den vetenskapliga förklaringen verkar mer rimlig och ersätter den med den egna vardagliga förklaringsmodellen, en så kallad begreppsförändrig har skett (Ibid).

2.4  Ämnesdidaktiska modeller   

Elevers problem med en begreppsförståelse och begreppsanvändning inom naturvetenskapen har uppmärksammats såväl nationellt (Andersson, 2008) som internationellt (Leach & Scott, 2002). Problemet har på många ställen i världen initierat ett didaktiskt utvecklingsarbete, för att analyser orsakerna men samtidigt också föreslå sätt att undvika dessa problem i framtiden. Ett resultat av ett sådant didaktiskt arbete är utvecklandet av så kallade ämnesdidaktiska modeller. Användandet av ämnesdidaktiska modeller i undervisningen om optik (Bach, 2001), cellbiologi (Verhoeff, 2003), evolutionsbiologi (Wallin, 2004) och genetik (Knippels med flera, 2005) har visat sig varit mycket framgångsrika. Utvärderingar av såväl formativa som summativa natur har tydligt visat på en ökad begreppsförståelse, begreppsutveckling och begreppsanvändning hos de undersökta eleverna (Wallin, 2004).

Leach & Scott (2002) har gjort en grundlig genomgång av vilka generella faktorer som är avgörande betydelse för utvecklandet av undervisningssekvenser utgående från ett socialkonstruktivistiskt perspektiv på lärandet. Författarna menar att nedanstående faktorer är av speciell betydelse:

• Att definiera vad naturvetenskap är, vilka begrepp, modeller och teorier som karakteriserar ämnet (”Explaning science in the classroom”). Detta kan ske genom att läraren förklarar, genom diskussioner i grupp och/eller genom samtal lärare och elev. • Att stimulera eleven att göra begreppen, teorierna och modellerna till en egen kunskap

(”Supporting student internalisation”).

• Att uppmuntra eleven att använda begreppen, teorierna och modellerna i nya sammanhang som ett verktyg (”Handing-over responsibility to the students”).

• Att belysa de olika språkbruk som används i vardagen och skolans naturvetenskapliga undervisning samt visa på hur dessa kan samverka för att öka begreppsförståelsen och begreppsanvändningen i såväl vardagen som i skolan.

Vid utarbetandet av en ämnesdidaktisk modell bör hänsyn också tas till – undervisnings-avsnittets innehåll, uppställda lärandemål, elevens samtidiga hantering av vardagskunskap och naturvetenskaplig kunskap samt hur mycket tid och andra resurser som finns disponibla (Leach & Scott, 2002).

Under arbetet med en ämnesdidaktisk modell för genetik gjordes ett utvecklingsarbete som inleddes med att i detalj studera den använda kurslitteraturen. Det gjordes också intervjuer med lärare, en kartläggning av elevernas förkunskaper och förförståelse om genetik och genetiska begrepp samt intervjuer med elever. Resultatet av kartläggningen blev att det utarbetades en lista på fem huvudsakliga delar av lärandet i genetik (Knippels med flera, 2005).

1. Att definiera för genetiken specifika begrepp.

2. Att klarlägga de matematiska beräkningarna bakom Medels genetik. 3. Att beskriva de cytologiska processerna inom genetik på ett bättre sätt.

4. Att tydliggöra de genetiska beskrivningarna och begreppen som finns i läroboken. 5. Att skapa en ökad förståelse för genetiska begrepp på olika organisationsnivåer.

Professor Björn Andersson vid Göteborgs universitet är den person i Sverige som arbeta mest med undervisningssekvenser och ämnesdidaktiska modeller. Det är också från hans forskningsgrupp som avhandlingen i optik (Bach, 2001) och evolutionsbiologi (Wallin 2004) har sitt ursprung. Andersson (2008) har försökt systematisera arbetet i samband med utvecklandet av ämnesdidaktiska modeller och satt en upp en arbetsordning, som redovisas nedan, för att strukturera upp det didaktiska utvecklingsarbetet.

Motivet för att undervisa ämnet (Varför?)

Det aktuella områdets karaktär (Vad?)

Urval av innehåll (Vad?)

Allmänna teorier om lärande och undervisning (Hur?)

Elevens förutsättningar

Lärarens förutsättningar

Yttre förutsättningar

Läroplan och kursplaner

2.5  Entreprenöriellt lärande  (EPL) 

Genom att i skolan tillgodogöra sig såväl ämneskunskaper som förmågor och kompetenser, så förbereds eleven också för de utmaningar och förutsättningar som karakteriserar dagens samhälle och arbetsliv. Många av de grundläggande förmågor och kompetenser som eleven skall tillägna sig under tiden i gymnasieskolan finns också tydligt beskriva under mål att sträva mot i läroplanen för de frivilliga skolformerna, Lpf94:9

Skolan ska sträva mot att varje elev i gymnasieskolan /…/ • kan använda sina kunskaper som redskap för att

– reflektera över erfarenheter

– kritiskt granska och värdera påståenden och förhållanden – lösa praktiska problem och arbetsuppgifter /…/

Trots detta så har det hittills visat sig få lite utrymme i skolans dagliga arbete (Peterson & Westlund, 2007; Norell, 2008).

Entreprenöriellt lärande (EPL) utgår från den sociokulturella lärandeteorin och är en pedagogisk form för att utveckla och träna alla de grundläggande kompetenser som beskrivs i Lpf94, men som också karakteriserar den så kallade ”entreprenörsandan”. I jämförelse med traditionell undervisning är EPL en pedagogisk metod för lärande, som utgår från elevens personliga erfarenheter och individuella behov. Dessutom karakteriseras EPL av ett processorienterat lärande och där användandet av autentiska problem i undervisningen upplevs av eleven som utmanande och spännande (Peterson & Westlund, 2007: 98)

SKILLNADEN MELLAN TRADTIONELLT UNDERVISNING OCH EPL

Traditionell undervisning Entrenöriellt lärande (EPL) Lärarens undervisning/ämne är i centrum Elevens lärande i centrum Fokuserar på teorier Fokuserar på erfarenheter Innehållsorienterad och prestationsorientera d Processorienterad

Läraren är synlig Läraren är ”osynlig” och handledare, coach

Fragmentariskt Helhet och sammanhang

Läraren ger eleven information Läraren frågar efter information Läraren berättar vad som är rätt Läraren stimulerar en sökprocess

Eleverna examineras med hjälp av prov Eleverna utvärderar lärprocessen under arbetets gång tillsammans med läraren.

Eleverna tränas i att hitta rätt svar och att identifiera rätt kunskap

Eleverna kommer till insikt om att det ofta finns alternativa svar och många vägar till kunskap

I EPL har lärare också rollen som handledare genom att inspirera, vägleda och driva på i lärandeprocessen. Handledaren fungerar i den här rollen mera som vägledare, med uppgiften att se till att den lärande hittar sätt att lösa en arbetsuppgift och/eller når uppställda mål. Exempel på detta kan vara att ge råd om lämplig litteratur och andra kunskapskällor eller upplysa om att en fråga kan ha flera riktiga svarsalternativ (Egidius, 2005)

Det entreprenöriella lärandet är tänkt att ingå som en väsentlig del i alla program och ämnesplaner på den nya gymnasieskolan från och med läsåret 2011/12 (Skolverket, 2009b).

3. SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR

Syfte:

Föreliggande examensarbete har som huvudsyfte att påbörja arbetet mot en ämnesdidaktisk undervisningsmodell för biomedicin på gymnasieskolan. Arbetet är uppdelat i två delar, en empirisk undersökning av elevers begreppsförståelse och begreppsanvändning och ett didaktiskt utvecklingsarbete med avseende på en inventering av elevens förutsättningar och förmågor samt det aktuella områdets karaktär och teoretiska kärna

Frågeställningar:

1. Vilken förmåga har gymnasieelever till en integrerad begreppsförståelse av några centrala funktioner i människokroppen, såsom andning och cirkulation?

2. Vilken förmåga har gymnasieelever att använda kunskaper i kemi och biologi, som verktyg för att förklara den naturvetenskapliga mekanismen bakom ett typiskt vardagsfenomen?

3. Hur kan resultaten från den empiriska undersökningen bidra till utformningen av en ämnesdidaktisk modell för ett lärande i biomedicin på gymnasieskolan?

4. Hur kan en ämnesdidaktisk modell för ett lärande i biomedicin lämpligen utformas för en tillämpning inom gymnasieskolan?

4. METOD OCH UTVECKLING

För att kunna besvara de fyra frågeställningar som ingår i examensarbetet är arbetet uppdelat dels i en empirisk undersökning för att besvara frågeställning 1,2 och 3 samt ett didaktiskt

utvecklingsarbete för att kunna besvara frågeställning 4.

4.1Empirisk undersökning

Syftet med den empiriska undersökningen är dels att belysa elevernas förmåga till en integrerad begreppsförståelse av människokroppens funktion och dels att belysa förmågan att använda ett kunnande i kemi och biologi, som verktyg att förklara den naturvetenskapliga mekanismen bakom ett vardagsfenomen.

4.1.1  Urvalsmetod 

Vid kvantitativa empiriska undersökningar kan man tillämpa antingen en slumpmässig eller slumpmässig metod för urval. Inför denna enkät har jag valt att tillämpa ett icke-slutmässigt urval eller mera bestämt ett så kallat ändamålsenligt urval. Metoden används då man vill finna individer, som kan ge den informationen man som forskare söker. Man söker helt enkelt en specifik kunskap och därför väljer man att intervjua en särskilt utvald grupp av individer (Hartman, 2006).

4.1.2  Intervjupersoner 

Till den empiriska undersökningen har jag valt ut elever i årskurs 3 på det naturvetenskapliga programmet. Den empiriska undersökningen innefattade trettiosex elever, (lika fördelade på två klasser), som valt en inriktning mot bioteknik under årskurs 3 på naturvetenskaps-programmet vid en stor gymnasieskola i sydvästra delen av Skåne. Elevgruppen är utvald på grund av sitt stora intresse för naturvetenskap. Detta framgår inte minst av elevernas aktiva val av kursen i biologi B under årskurs 2 men också genom valet av en 100p. kurs i bioteknik under årskurs 3. Vid genomförandet av enkäten var det också två i elever i varje klass som inte var närvande på grund av sjukdom.

4.1.3  Enkätfrågor 

Eleverna har besvarat en enkät med två öppna typiska skolfrågor om människokroppens funktion samt en autentisk fråga om teorin bakom en välkänd metod för viktminskning (bilaga 1). De två öppna frågorna, som ingått i min elevenkät, har i de ovan refererade nationella utvärderingarna visat på en hög innehållsvaliditet, det vill säg att de mäter i

huvudsak elevernas förståelseförmåga, som en del av måluppfyllelsen i grundskolans biologi och kemi. Frågorna är också utformade med avsikten att samtidigt eftersträva en god utvecklingsvaliditet, det vill säga , de erhållna elevsvaren kan utnyttjas för att utveckla och förbättra olika undervisningssekvenser, med ett ökat lärande som följd (Andersson med fl. 2005).

4.1.4  Forskningsetik 

Enkäten genomfördes fredagen den 9 oktober 2009 på elevernas ordinarie 40 minuters lektioner i bioteknik. Innan elevenkäten inleddes informerades samtliga elever om de etiska grundprinciper som gäller för humanistisk-samhällsvetenskaplig forskning (Vetenskapsrådet, 2009). Samtliga elever informerades tydligt om vad undersökningen skulle användas till (informationskravet), att det insamlade undersökningsmaterialet bara skulle användas i mitt förestående examensarbete (nyttjandekravet), att den var anonym (konfidentialitetskravet) samt att den var helt frivillig att delta (samtyckeskravet). Eftersom nästa samtliga berörda eleverna uppnått myndighetsålder bedömde skolledningen dessutom inte det var nödvändigt att i förväg informera målsman, om den förestående enkätundersökningen (bilaga 1).

4.2 Didaktiskt utvecklingsarbete 

Detta arbete baseras uteslutande på följande litteraturkällor och/eller där annat angivits i den löpande texten.

4.2.1  Ämnesinnehåll 

Cellbiologi och genetik (Alberts, B. med flera, 2008) Utvecklingsbiologi (Gilbert, 2006)

Anatomi och fysiologi (Marieb och Hoehn, 2009) Mikrobiologi och immunologi (Kevinson, 2008) Patobiologi (Abbas, A.K. med flera, 2007) Farmakologi (Rang, H.P. med flera, 2007)

4.2.2Pedagogik och didaktik

Kernell (2002) Norell (2008)

5 . RESULTAT OCH DISKUSSION

5.1 Empirisk undersökning

Innan undervisningen startar i biomedicin är tanken att kartlägga elevernas förförståelse med en diagnostisk undersökning. Inom ramen för detta examensarbete har jag därför genomfört en mindre empirisk undersökning, för att kartlägga elevernas begreppsanvändning och integrerade begreppsförståelse genom att använda några öppna frågor om människokroppens funktion. Bearbetning av elevsvaren har skett med utnyttjande av de kriterier, som användes vid den senaste nationella utvärderingen av naturorienterande ämnen på grundskolan 2003 (Andersson med fl. 2005).

Fråga 1: Vad händer med inandningsluften (% av elevsvaren, n=36)

Av de sammanställda resultaten (bilaga 2, tabell I) framgår att nästan samtliga elever, det vill säga 95% svarade att inandningsluften på ett eller annat sätt kommer kroppen till godo. De resterande eleverna, de vill säga ,5% föreslog istället att inandningsluften bara ”vände” i lungorna. Samtliga elever i enkäten försökte emellertid presenterade någon form av naturvetenskapligt svar på frågan. Cirka tvåtredjedelar (67%) av eleverna som svarade att inandningsluften kommer kroppen till godo, presenterade också det korrekta svaret, att syret i inandningsluften transporteras med hjälp av cirkulationen ut till samtliga celler i kroppen.

Fråga 2: Var frigörs energin i maten? (% av elevsvaren, n=36)

En sammanställning av elevsvaren på denna fråga (bilaga 2, tabell II) visar att nästa tre av fyra elever (72%) gav ett korrekt svar, att det är i kroppens celler som energin i födan utvinns. Däremot är det nästan två utav tio elever som istället svarade, att energin i födan vi äter utvinns i tarmarna men till viss del också i blodet. Om man i det insamlade materialet studerar förekomsten av korrekta svar på de två frågorna, visar det sig att det bara är drygt hälften (56%) av eleverna, som uppvisar en integrerad begreppsförståelse. De kunde teoretiskt koppla samman de tre aktuella organen dvs. andningen, cirkulationen och matsmältningen, till ett väl samverkande organsystem. Det är också nästan var fjärde gymnasieelev i undersökningen, som inte uppfattade den enskilda cellen som minsta funktionella enhet i människokroppen.

Den tredje frågan i elevenkäten utgår från ett autentiskt problem i vardagen, närmare bestämt om en i massmedia flitigt förekommande bantningsmetod, den så kallade GI-metoden. Den

bygger i korthet på att man kan gå ned i vikt till följd av ett lågt intag av långsamma kolhydrater i kombination med ett relativt högt fettintag. Tanken med frågan är att undersöka ifall eleverna kan utnyttja sina skolkunskaper i kemi och biologi, som verktyg att förklara den naturvetenskapliga teorin bakom detta vardagsfenomen.

Fråga 3. Hur fungerar en diet med lågt kolhydratintag och högt fettintag som effektiv bantningsmetod? (% av elevsvaren, n=36)

Korrekt svar är A vilket också 42% av eleverna presenterade, medan ett lika stort andel elever inte kunde presentera någon som helst naturvetenskaplig förklaring på frågan . Det var också 8% av eleverna, som också kunde komma på mekanismen., det vill säga att nivån av insulin i kroppen var sänkt på grund av det låga intaget av kolhydrat som i sin tur resulterade i en ökad nedbrytning av kroppsfett (bilaga3, tabell IIIa).

Ett annat resultat av den empiriska undersökningen var att det finns sex elever (17%) som inte lyckats prestera några tillfredsställande svar på någon av de två första frågorna i enkäten. Däremot kände de mycket korrekt till, att ett lågt kolhydratintag initierar en nedbrytning av fettet i kosten. Dessutom kände hälften av dessa elever också till insulinets betydelse för, omsättningen av kroppsfett (bilaga3, tabell IIIb, vänstra kolumnen).

Av de tre frågor som ingick i elevenkäten, var de två första hämtade från en nationell utvärdering av naturvetenskapliga ämnen hos elever i grundskolans avgångsklasser. Dessa frågor var speciell utformade att mäta måluppfyllelsen i fysik, kemi och biologi och därigenom karakteriserades dessa bland annat av en hög innehållsvaliditet, genom att mäta kunskap och ett kunnande i en skolkontext (Andersson med fl. 2005). Den sista frågan om GI-metoden som var hämta från massmedia och representerade ett problem eleverna kan stöta på i sin vardag. Om man studerar elevernas svar på de tre frågorna, två med typiska skolproblem och en med vardagsproblem, ser man att 33 % av eleverna har angivet ett korrekt svar på samtliga tre frågor medan 22 % av eleverna har ett korrekt svar endast på de första två frågorna. Intressant nog presenterade 8 % av eleverna ett korrekt svar enbart på fråga tre.

   5.2 Mot en ämnesdidaktisk undervisningsmodell för biomedicin   

Resultaten från den blygsamma empiriska undersökningen är värdefull information, som kan utnyttjas vid utarbetandet av en framtida ämnesdidaktisk modell för biomedicin. De erhållna resultaten är intressanta och mycket användbara ur fyra olika aspekter:

1. De undersökta eleverna är av speciellt intresse eftersom de kanske valt att studera ämnet biomedicin, om det varit tillgängligt på den aktuella skolan.

2. Resultaten från den empiriska undersökningen visar på svårigheter hos vissa elever att förstå och förklara samverkan mellan olika organsystem i människokroppen. Det är när det gäller den integrerade begreppsförståelsen och begreppsanvändningen, som problemen visat sig vara som störst. Undervisning i biomedicin bör därför tidigt fokusera på att belysa cellen som den fundamentala byggstenen i kroppens olika organsystem. Det är också väsentligt att kurserna i kemi B och biologi B är avslutade, innan eleven påbörjar ett lärande i biomedicin. Idealiskt vore också om de båda kurserna kunde undervisas tillsammans i en ämnesövergripande, problembaserad och tematisk kurs, för att eleven skall kunna utveckla en begreppsförståelse och begreppsanvändning samtidigt inom båda ämnena.

Mot bakgrund av att eleverna uppvisar svagheter i den integrerade förståelsen av människokroppens olika organsystem, är det mycket viktigt att eleven tidigt blir bekant med människokroppens organisationsnivåer såväl i horisontell som i vertikal nivå, som illustreras i nedanstående figur.

3. Från elevernas sätt att resonera sig fram till svaren på de tre frågorna i enkäten, synliggörs också på ett mycket intressant sätt olika elevers tankeprocesser. Vissa elever redovisar i sina svar tydligt strukturerade begreppsmappar medan andra elever redovisar sina kunskaper på ett mera ostrukturerat och bristfälligt sätt. Mot den bakgrunden är det viktigt att det tidigt ingår ett lärande utifrån begreppsmappar, för att hjälpa den enskilde eleven att bygga upp sina tankestrukturer på ett tydligare och mer lättåtkomligt sätt.

4. Fråga tre i elevenkäten (bilaga 3) hade som huvudsyfte att undersöka elevernas förmåga att använda sina kunskaper i biologi och kemi, för att förklara den naturvetenskapliga verkningsmekanismen för en populär metod för viktsminskning. Av svaren framgår att vissa elever presenterade en naturvetenskaplig förklaringsmodell medan några elever istället utnyttjar sina vardagskunskaper (alternativa idéer). Andra elever presenterade istället en förklaring bestående både av naturvetenskapliga begrepp och alternativa idéer. Detta visar tydligt ännu en gång på betydelsen av en kartläggning av förkunskaperna och förförståelsen hos varje elev innan ett lärande av ett nytt moment kan inledas.

En viktig del vid utformning av undervisningssekvenser är också att kontinuerliga väga den enskilde eleven intressen mot klassen, att klassens intressen vägs mot lärarens, att lärarens intressen i sin tur vägs mot föräldrarnas förväntningar samt mot formuleringarna i skolans styrdokument. Detta innebär att man som lärare måste vara mycket noggrann såväl vid val av innehåll som vid valet av arbetsform och arbetssätt. Genom innehållet tillägnar sig eleven faktakunskaper medan arbetsformen (didaktikens fysiska dimension) bidrar med förmågor som färdighet och förtrogenhet. Genom arbetssättet, som utgör didaktikens mentala dimension, utvecklas också elevens kompetenser och förmågor såsom förtrogenhet och förståelse (Kernell, 2002).

En övergripande tanke med den aktuella ämnesdidaktiska modellen, är att den skall karakteriseras av ett flexibelt lärande med ett stort elevinflytande över läroprocessen. Förutom det egentliga ämneskunskapandet, kommer fokus i modellen att ligga på utvecklandet av de olika grundförmågorna hos eleven. Det kommer bland annat att uppnås genom en tillämpning av de pedagogiska plattformar och didaktiska idéerna, som är utmärkande för den entreprenöriella lärandemodellen (Peterson & Westlund, 2007).

5.2.1 Innehåll 

Ämnet biomedicin innefattar studier av alla mekanismer och processer från molekyl till människa såväl vid hälsa som vid sjukdom. Studier av människokroppen ur olika infallsvinklar är också ett genomgående tema i ämnet biomedicin. Ett lärande i cellbiologi och genetik lägger grunden för ett kunnande i utvecklingsbiologi som i sin tur ökar förståelsen av hur människokroppens organ och organsystem är organiserade. Den integrerade begreppsförståelsen är nödvändig, för en utvidgad förståelse och ett ökat kunnande om

människokroppens uppbyggnad och funktion, vilket också utgör grunderrna för ett lärande i anatomi och fysiologi. När eleverna utvecklat en integrerad begreppsförståelse och begreppsanvändning för människokroppen i sitt normaltillstånd av hälsa, kan ett fortsatt lärande och en ökad kunskapsutveckling ske i mikrobiologi och immunologi, patobiologi och farmakologi.

Tanken är att kursen i biomedicin skall undervisas under sammanlagt 30 veckor (15 veckor på höstterminen och 15 veckor på vårterminen) under årskurs 3 på det naturvetenskapliga programmet. Innehållet i de olika kursmomenten finns utförligt beskrivna i bilaga 4-5.

VECKA 1-8: Cellbiologi och genetik

Lärandemål:

- Kunna redogöra för cellens mikroskopiska struktur samt uppbyggnad och funktion hos de olika organellerna i cellen.

- Kunna beskriva och förklara DNA-replikationen, RNA-transkriptionen samt protein- translationen.

- Kunna redogöra för cellens energimetabolism och andra centrala metabola processer. - Kunna redogöra för några cellulära biomolekyler med avseende på uppbyggnad och

funktion samt för deras syntes, transport och nedbrytning.

- Känna till grundläggande genetiska begrepp samt kunna redogöra för arvsmassans organisation på cellulär nivå, kromosomal nivå och på gennivå.

- Kunna förstå och förklara sambandet mellan genotyp och fenotyp.

VECKA 9-12: Utvecklingsbiologi

Lärandemål

- Kunna förklara mekanismer för celltillväxt och cellspecialisering samt kunna redogöra för molekylära och cellulära mekanismer vid utvecklandet av multicellulära organismer.

- Kunna redogöra för de huvudsakliga stegen under utvecklingen från en befruktad äggcell till ett färdigt embryo.

VECKA 13-18: Anatomi och fysiologi

Lärandemål

- Känna till och kunna använda grundläggande anatomisk terminologi.

- Att översiktligt kunna redogöra för några viktiga organsystems struktur och funktion med speciellt fokus på cirkulations och respirationsorganen samt för urinorganen, nervsystemet och de endokrina organen.

VECKA 19-22: Mikrobiologi och immunologi

Lärandemål

- Kunna redogöra för egenskapen hos några sjukdomsframkallande mikroorganismer. - Kunna förklara verkningsmekanismen hos några vanliga antimikrobiella läkemedel. - Kunna beskriva grunderna för den mikrobiologiska diagnostiken.

- Kunna förklara uppbyggnad och funktion hos de två grenarna av immunförsvaret. - Kunna redogöra principiellt för olika vaccinationsmekanismer.

VECKA 23-26: Patobiologi

Lärandemål

- Kunna beskriva och förklara mekanismerna vid inflammatoriska sjukdomstillstånd. - Kunna förklara cellers och vävnaders reaktionsmönster i samband med påverkan av

olika sjukdomsframkallande agens.

- Kunna beskriva de vanligaste tumörerna samt känna till olika teorier för tumör-uppkomst.

VECKA 27-30: Farmakologi

Lärandemål

- Kunna förklara innebörden av några farmakologiska grundbegrepp samt mekanismer för läkemedelsverkan.

- Kunna förklara innebörden av farmakodynamik och farmakokinetik samt kunna beskriva olika administrationsformer för läkemedel.

- Kännedom om principerna för utveckling och prövning av olika läkemedel.

5.2.2 Arbetsformer och arbetssätt

Under det inledande arbetet med denna ämnesdidaktiska modell för biomedicin, har jag förutom på ämnesinnehållet som eleven skall lära sig, också funderat över hur eleven samtidigt skall tillägna sig och utveckla olika grundförmågor, som finns beskrivna i läroplanen för de frivilliga skolformerna, Lpf94 men också som Norell (2008) utvecklar. Mot den bakgrunden har jag valt att mera i detalj studera de tankar och idéer som innefattas i konceptet entreprenöriellt lärande eller EPL (Peterson & Westlund, 2007). I den entreprenöriella modellen för lärande ingår några så kallade pedagogiska plattformar (Peterson & Westlund, 2007), som kommer att inkluderas i den nu aktuella ämnesdidaktiska modellen.

• Elevstyrt lärande genom ett projektorienterat arbetssätt.

Här arbetar eleverna tillsammans i grupp för att inom en uppställd tidsram lösa en eller flera problem. Det projektorienterande arbetssättet blir till en process som drivs av den enskilde eleven, i samverkan med andra elever. I den processen har läraren rollen som handledare eller coach, med huvuduppgift att stötta eleverna i deras arbete framåt. Det är också gruppens medlemmar som själva styr över hur man lägger upp arbetet med avseende på målformulering och avgränsningar, ansvarsfördelning, tidsplanering, mötestider samt vilka resurser man anser sig behöva för ett framgångsrikt genomförande av projektet (Ibid). Sådana resurser kan bestå av föreläsningar av läraren, litteratur, digitala lärresurser, studiebesök och andra kontakter med aktörer utanför skolan, vilka alla respresenterar olika arbetsformer (Kernell, 2002).

Tillämpningar av ett projektorienterat arbetssätt inom den ämnesdidaktiska modellen:

Om en elevstyrd läroprocess skall kunna förverkligas bör varje elev få tillgång till egen bärbara dator, att varje klass tilldelas ett speciellt hemklassrum samt att schemat specialanpassas till elevernas flexibla arbetstider. Dessutom bör det finnas möjlighet för eleven att någon gång i veckan bedriva studier från hemmet genom internetuppkopplig mot datorer i skolan.

• Ämnesövergripande arbetssätt.

Denna delplattform avser att eleverna arbetar med två eller flera ämnen samtidigt kring ett specifikt problemområde. Området som väljs ut bör vara autentiskt och aktuellt, såt eleverna upplever att arbetet är ”på riktigt”. Dessutom måste problemet vara av sådan natur, att det berör samtliga ingående ämnesområden men samtidigt också bidrar, till utvecklandet av ett antal grundläggande förmågor hos eleverna (Peterson & Westlund, 2007).

Tillämpningar av ett ämnesövergripande arbetssätt inom den ämnesdidaktiska modellen:

När det gäller ämnet biomedicin så finns det flera aktuella frågor kan undervisas till exempel med religionskunskap, historia, samhällskunskap, idrott och hälsa i en ämnesövergripande och tematisk undervisning. Aktuella frågor att behandla kan vara svininfluensan (biomedicin, historia, samhällskunskap) eller preimplantorisk fosterdiagnostik (biomedicin, religion).

• Samverkan med samhället.

Denna del kan se ut på många olika sätt – studiebesök på något företag eller kommunal inrättning, en uppgift att beskriva ett företag eller bransch och/eller att någon arbetslivsrepresentant inbjuds till skolan för att hålla föredrag. Det kompetensutvecklande inslaget i denna pedagogiska plattform, består i att eleven tränar sin förmåga till samarbete och kommunikation genom att etablera och utveckla kontakter med olika aktörer utanför skolan (Ibid).

Tillämpningar av en samverkan med samhället inom den ämnesdidaktiska modellen:

Ämnet biomedicin har sin tillämpning såväl inom universitetsvärlden som inom den biotekniskt inriktade läkemedelsindustrin. Därför är båda dessa aktörer mycket intressanta som samverkanspartners inom ramen för en biomedicinsk inriktad profilutbildning på gymnasieskolan. När det gäller universitetsvärlden finns möjlighet att rekrytera forskare som

mentorer till enskilda elever och/eller till en grupp av elever, att rekrytera intressanta föreläsare, att göra studiebesök samt att skapa möjlighet för universitetsförlagt laborativt arbete i begränsad omfattning. När det gäller läkemedelsindustrin bör man kanske undersöka möjligheten, att rekrytera ett ”fadderföretag” till hela klassen. Härigenom skapas förutsättningar för studiebesök men också möjligheten att i samverkan med företaget kunna arbeta med vetenskapliga frågeställningar. Detta är också något som kan utnyttjas inom ovanstående projektorienterade och/eller ämnesövergripande arbetssätten.

• Självkunskap och självreflektion.

Det entreprenöriella lärandet bygger på den sociokulturella lärandeteorin, om att all kunskap är individuellt konstruerad men socialt medierad (Svedberg, 2007). I denna teori spelar också en god förmåga till självreflektion, en väsentlig roll för att befästa det egna lärandet. I reflektionsprocessen ingår också metalärandet, det vill säga insikten om ”att lära sig att lära”. För den enskilde eleven är självreflektion av stor betydelse för en progression i den egna läroprocessen. Dessutom är den av central betydelse då eleven skall försöka sätta in sina kunskaper i ett större sammanhang och/eller skapa en ökad förståelse för hur kunskapen kan användas i olika sammanhang. En självreflektion och självbedömning kan ske genom loggboksskrivning, genom portfoliometoden, genom enskilda samtal med läraren och/eller genom diskussioner i grupp (Peterson & Westlund, 2007).

Tillämpningar av självkunskap och självreflektion inom den ämnesdidaktiska modellen:

En elektronisk form av portfoliometoden är den metod som kommer att tillämpas för självreflektion och självbedömning inom den ämnesdidaktiska modellen. Portfoliometoden är också ett exempel på en formativ eller pedagogisk utvärdering. Metoden används inom olika utbildningar, för att bland annat synliggöra elevens lärande. Portfolion är en dokumentation över tid av elevens utveckling och som hjälper eleven, att reflektera över sitt eget lärande, att förstå sina starka sidor men också sina behov. Portfolion blir därigenom både en inlärningsstrategi och en utvecklingsstrategi som karakteriseras av att (Ellmin & Ellmin, 2005).

• Portfoliearbetet är förankrat i det autentiska – avspeglar elevens verklighet. • Portfoliearbetet är en form av kontinuerlig utvärdering.

• Portfolion är multidimensionell – speglar kognitiva och sociala processer.

• Portfoliearbetet är ett samarbetsinriktat arbete – en dialog om undervisning och lärande mellan elev, lärare och föräldrar.

Sammanfattningsvis kommer en framtida ämnesdidaktisk modell, för en gymnasial profilutbildning i biomedicin, att bygga på den pedagogiska plattform och de didaktiska idéer som utgör grunden i den entreprenöriella lärandemodellen (Peterson & Westlund, 2007).

6. SAMMANFATTANDE DISKUSSION

I detta korta examensarbete gör jag inte anspråk på att presentera en färdig ämnesdidaktisk modell för biomedicin på gymnasiekolan. Istället har jag valt att göra en inventering av ämnets innehåll och teoretiska kärna vilket, jag känner mig väl förtrogen med efter många år som lärare och forskare i biomedicin vid Lunds universitet. Jag anser det väldigt viktigt, inte minst från resultatet av den blygsamma empiriska undersökningen, men också från andra studier (Verhoeff, 2003; Knippels med flera, 2005), att tidigt hos eleven definiera begreppet cell som minsta byggsten för allt liv på jorden. Därför kommer undervisningen i biomedicin att inledas med avsnitten om cellbiologi och genetik. Genom avsnittet om utvecklingsbiologi får eleven sedan kunskaper om hur multicellulära organismer är uppbyggda, men också en unik mapp över hur människokroppens olika organ är distribuerade. Jag kan också tänka mig, att låta eleverna följa utvecklingen av ett kycklingfoster under fyra dagar. Under den tiden kan eleven flera gånger per dag följa den huvudsakliga utvecklingen av flera centrala organsystem såsom hjärta-kärl, nervsystem och hjärna samt extremiteter. Utvecklingsbiologin ger dessutom en utmärkt topografisk bild över hur de olika organen och organsystem är lokaliserade i människokroppen. Detta är en idealisk utgångspunkt för ett fortsatt lärande om människokroppens anatomi och fysiologi. Under kursens inledande 18 veckor behandlas människokroppens normala utveckling, tillväxt och funktion. Resterade 12 veckor kommer sedan att fokusera på människokroppen med utgångspunkt från sjukdomsutveckling med också utifrån en belysning av olika metoder att upptäcka och behandla olika sjukdomar.

Tanken med den blygsamma empiriska undersökningen, var att på något sätt försöka synliggöra tänkandet hos en grupp elever som teoretiskt sett kunde vara elever, på en gymnasial utbildning i biomedicin. En fjärdedel av eleverna (bilaga 2, tabell I, II) svarad inte, att syret i inandningsluften hade cellen i kroppen, som slutdestination. Detta kan ha många olika förklaringar, där en kan vara att eleven helt enkelt inte kände till det, vilket jag anser

vara mindre troligt. En rimligare förklaring kan vara att man i uppgiften inte uppfattade hur långt i kroppen man skulle beskriva syrets väg. I alla fall hade jag önskat mig möjligheten att kunna gå tillbaka till enkätsvaren och välja ut några elever för djupintervjuer för att på så sätt eventuell kunna förklara skillnader i elevernas förklaringsförmåga. Det är också viktigt att analysera olika elevers sätt resonera, då vissa redan under skolåren tillägnat sig ett så kallat ”expertbeteende”, för att hantera kunskap (National Research Council (2000). Detta är ett sätt att tillägna sig ny kunskap med också en strategi för hur den egna kunskapen bör organiseras, för att vara lättillgänglig och användbar i vissa speciella situationer. Andra elever uppvisade samtidigt i sina enkätsvar en mer osammanhängande och sprittrad kunskapsbild. Förmågan hos icke-experter att tillägna sig ett typiskt expertbeteende eller adaptive expertise, som fenomenet också kallas på engelska, har fascinerat många forskare inom kognitions-forskningen under lång tid. Genom att i detalj studera hur experter hanterar ny och för dem okänd kunskap, hoppas kognitionsforskningen utveckla nya ämnesdidaktiska modeller för lärandet. Det som huvudsakligen karakterisera ett ”expertbeteende” är (National Research Council (2000).

• En utvecklad förmåga att tänka övergripande i problemlösningssituationer. • En förmåga att se ett tydligt mönster av viktig information i olika sammanhang. • En förmåga att tillgodogöra sig viktiga kunskaper i ett stort flöde av information. • Ett visa stor flexibilitet och uthållighet i en problemlösningsprocess.

• En förmåga att ”ta till sig” rätt typ av användbar kunskap.

Många av de egenskaper som karakteriserar en expert kan eleven i viss mån tillägna sig genom utvecklingen av olika förmågor, som finns beskrivna i gymnasieskolans läroplan, programmål och kursplaner. Dessutom har Norell (2008) på ett mycket noggrant och systematiskt sätt beskrivet dessa som sex olika grundförmågor.

• Reflektera - tänka, utveckla sin förståelse, lära, nyansera sin tankevärld

• Observera - undersöka, iaktta, beskriva, bearbeta information, perceptionsförmåga • Känna – värdera etiskt och estetiskt, vilja och sträva mot, motivation och empati • Förklara – teoretiskt arbete, att ställa upp hypoteser och testa dem, att fråga och söka

svar, att hitta samband och reda ut sammanhang – orsaker - följder

• Handla och skapa – praktik, åtgärder, skapande, agerande, fysiska förmågor • Kommunicera - språkliga förmågor, tala, lyssna, läsa, skriva, social förmåga.

En elev som kan tillägnar sig de ovan nämnda grundförmågorna utvecklar snart också ett så kallat expertbeteende. i sitt sätt att tillägna sig och kunna använda olika typer av kunskap.

Kernell (2002) beskriver tre olika faktorer som är vägledande vid planeringen av undervisningssekvenser – ämnesinnehållet, arbetsformen och arbetssättet. Arbetsformen kan variera från att bestå av en föreläsning, demonstration, laboration till att vara grupparbete, individuellt arbete och rollspel. Arbetssättet styr däremot vilka kompetenser och/eller kunskaper som eleven skall tillägna sig under lektionen.

6.2  Entreprenöriellt lärande i gymnasieskolan   

Entreprenöriellt lärande (EPL) har fått stor uppmärksamhet i skolan som pedagogisk och didaktisk metod eftersom den utvecklar ett så kallat ”entreprenöriellt beteende” hos eleverna. Om påståendet granskas mera i detalj visar det sig att EPL samtidigt också utvecklar ett ”forskarbeteende” hos eleven men också som ett ”expertbeteende”.

Skolverket har också beslutat att den enprenöriella lärandemodellen, kommer att ingå i alla program och ämnesplaner på den nya gymnasieskolan med beräknad start läsåret 2011/2012 (Skolverket, 2009b).

En annan intressant notering är att på många nationella spetstutbildningar har den entrprenöriella lärandemodellen vunnit genomslag. Detta gäller till exempel för spets-utbildningen i biomedicin vid Härnösands gymnasium.

Härnösand gymnasium har tidigare beviljats tillstånd av Skolverket att från och med läsåret 2009/2010 att starta en gymnasial spetsutbildning i biomedicin (Skolverket, 2009a). Programmet karakteriseras av att man tillämpar flexibla former för lärandet. Dessa karakteriseras av att eleven själv organiserar sitt dagliga arbete och vid behov ”bokar in” ett möte med sin lärare. Mycket av programmets undervisning bedrivs också i ämnesövergripande former, i nära samarbete mellan kärnämnen, karaktärsämnen och olika fördjupningskurser. Undervisningen har en tydlig prägling av forskningsmetodik och ett vetenskapligt förhållningssätt, där eleverna tränas i ett undersökande arbetssätt, att kritiskt

granska och tolka olika typer av vetenskapliga texter. Dessutom har man inom

undervisningens ram etablerat samarbete och en samverkan med olika aktörer utanför skolan såsom Mittuniversitet och olika lokala företag. Trots att man kallar arbetssättet forskningsinriktat, anser jag att det är samma typ av arbetssätt som i den entreprenöriella

lärandemodellen (Peterson & Westlund, 2007). Även om Härnösands gymnasium inte direkt kallar den använda lärandemetoden för EPL, så bygger den på samma tankemodeller med ett projektorienterat och ämnesövergripande arbetssätt och med samverkan med aktörer utanför skolan.

När det gäller ämnesinnehållet så känner jag mig lite osäker, eftersom skolans undervisning i biomedicin har få kursmoment, som pekar mot en medicinsk förankring av undervisningen. Förutom de ämnen som normalt innefatts i det naturvetenskapliga programmet består skolans profilering mot ämnet biomedicin av extra kurser i mikrobiologi, bioteknik, farmakologi och proteinkemi. Trots att Skolverket tycker att dessa extra kurser täcker in ämnet biomedicin är jag dock av en helt annan uppfattning. Detta faktum belyser ytterligare angelägenheten av att strukturera upp en kurs i biomedicin, som till sitt innehåll och utformning är i överensstämmelse med vad man undervisar nationellt på universitet och högskolor (Skolverket, 2009a).

7. REFERENSER

Abbas, Abul, K.; Kumar, Vinay & Fausto, Nelson (2007). Robbins Basic Pathology

London: Saunders

Andersson, Björn (2001). Elevers tänkande och skolans naturvetenskap. Skolverket

Andersson, Björn, Bach, Frank, Olander, Clas & Zetterqvist, Ann (2005).

Nationell utvärdering av grundskolan 2003. Naturorienterande ämnen 

Skolverket

Andersson, Björn (2008). Att förstå skolans naturvetenskap - forskningsresultat och nya idéer. Lund: Studentlitteratur. ISBN

Alberts, Bruce, Johnson, Alexander, Lewis, Julian, Raff, Martin, Roberts, Keith, & Walter, Peter (2008). Molecular biology of the cell. New York:Garland Science.

ISBN 978-0-8153-4106-2

Bach, Frank (2001). Om ljuset i tillvaron. Göteborg Studies in Educational Sciences, 162. Göteborg Acta Universitatis Gothoburgensis

Edico – utbildningsförvaltningens personaltidning i Malmö stad. 3/2008 s.6-7. Egidius, Henry (2005). Att vara lärare i vår tid – inspirera, handleda, undervisa,

organisera och bedöma. Stockholm: Natur och kultur

Ellmin, Roger & Ellmin, Birgitta (2005). Portfolio – att stödja lärandet i en skola för alla. Solna: Ekelunds Förlag AB

Gilbert, Scott, F. (2006). Developmental biology. Massachusetts:Sinauer Gymnasiekommittén (2002). Åtta vägar till kunskap – En ny struktur för

gymnasieskolan. Satens offentliga utredningar 2002:120 Stockholm:Liber Hartman, Jan (2004): Vetenskapligt tänkande.

Från kunskapsteori till metodteori Lund: Studentlitteratur Högskoleverket (2009). https://www.studera.nu/studera/555.html/biomedicin Kernell, Åke (2002). Att finna balanser. Lund: Studentlitteratur

Knippels, Marie-Christine, Waarlo, Arend Jan & Boersma, Kerst Th. (2005).

Design criteria for learning and teaching genetics. Journal of Biological

Education, 39(3), 108-112

Leach, John & Scott, Phil (2002). Designing and evaluating teaching sequences.

Studies in Science Education 38, 115-142

Levinson, Warren (2008). Review of medical microbiology and innunology.

Ney York: McGrah Hill

Lunds universitet (2009).  http://www.med.lu.se/biomedicin/kandidatprogram/ omkandidatprogrammet. (Hämtat 2009-10-17)

Läroplan för de frivilliga skolformerna, Lpf94. Hämta 2009-1022 från Skolverkets hemsida: www.Skolverket.se

Malmö stad (2009). Broschyr om Forskarinriktning mot biomedicinpå naturvetenskaps- programmet.

Marieb, Elaine, N. & Hoehn, Katja (2009). Human anatomy and physiology. Boston: Benjamin Cummings

National Research Council (2000). How people learn: Brain, mind, experience and school, Expanded edition. Committee on Developments in the Science of Learning and Committee on Learning Research and Educational Practice. Bransford John D., Brown, Ann and Cocking, Rodney R. (Eds). Commission on Behavioral and Social Science and Education. Washington, DC: National Academic Press.

Norell, Jan-Olof (2008). Från fakta till förmåga - ledmotiv för framgångsrikt tematiskt arbete i gymnasieskolan. Hallgren & Fallgren Studieförlag.

Peterson, Marielle & Westlund, Christer (2007). Så tändas eldsjälar – en introduktion till entreprenöriellt lärande. www. meuniversity.com

Rang. H.P., Ritter, J.M. & Dale, M.M. (2007). Rang and Dale´s Phramacology. London:Churchill Livingstone

Sjöberg, Svein (2005). Naturvetenskap som allmänbildning – en kritisk

ämnesdidaktik. Lund:Studentlitteratur

Skolverket (2000). Naturvetenskapsprogrammet – programmål, kursplaner, betygskriterier och kommentarer. Stockholm : Fritzes

Skolverket (2001). Att organisera kunskap – om skolans kunskapsuppdrag i teorin, i praktiken och i framtiden.

Stockholm: Skolverket www.skolverket.se (Hämtad 2009-08-17) Skolverket (2009a). Tio skolor får starta spetsutbildning. Pressmeddelande

15 januari 2009 http://www.skolverket.se/sb/d/2573/a/14549 (Hämtad 2009-01-15).

Skolverket (2009b). Uppdrag om ny gymnasieskola. http://www.skolverket.se/sb/d/3011 Svedberg, Gudrun (2007). Entreprenörskapets avtryck i klassrummets praxis.

Akademisk avhandling. Umeå : Umeå universitet

Säljö, Roger (2007). Lärande och kulturella redskap – om läroprocesser och det kollektiva minnet. Stockholm: Norstedts Akademiska Förlag

Wallin, Anita (2004). Evolutionsteorin i klassrummet: På väg mot en ämnesdidaktisk teori för undervisning i biologisk evolution. Göteborg Studies in Educational Sciences, 162. Göteborg Acta Universitatis Gothoburgensis

Verhoeff, Roals Pieter (2003). Towards system thinking in cell biology education. Doktorsavhandling, Utrecht: Universiteit Utrecht Vetenskapsrådet: Forskningsetiska principer inom humanistisk-

samhällsvetenskaplig forskning. (Hämtad 2009-10-27)

8. BILAGOR

8.1 BILAGA 1 Empirisk undersökning - frågor

Fråga 1. Vad händer med inandningsluften? Tänk Dig att Du andas in en viss

mängd luft i ett andetag på vanligt sätt. Luften går ned i lungorna. Berätta, så

noga Du kan, vad som sedan händer med denna luft.

Fråga 2: Var frigörs energin i maten? Maten Du äter ger Dig energi. Var i

kroppen frigörs den energi som finns i maten ?

Fråga 3: Hur fungerar en diet med lågt kolhydratintag och högt fettintag

som effektiv bantningsmetod? Försök förklara den centrala mekanismen

genom att använda Dina kunskaper i kemi och biologi.

8.2 BILAGA 2 Empirisk undersökning – resultat

Fråga 1:Vad händer med inandningsluften (% av elevsvaren, n=36) Tabell I

A. Inga tecken på att luften kommer längre än till lungorna. 5% 1. Luften kommer in i och ut från lungorna (luften förflyttas

bara, inga andra processer händer). 5%

2. Luften (del av luften) lagras, ersätter gammal luft, renas, används m.m. -

3. Luften omvandlas till koldioxid -

4. Lungorna tar upp/tar vara på syret

B. Luften kommer kroppen tillgodo. 95% 1. Luften/syret går ut i kroppen/delar av kroppen 3%

(inga transportmekanismer nämns)

2. Luften/syret går ut i blodet 15%

3. Luft/syre transporteras med blodet ut i kroppen/delar av kroppen 15% 4. Luft/syre transporteras med blodet ut till kroppens celler 67%

C. Övrig -

D. Ej besvarat -

Fråga 2: Var frigörs energin i maten? (% av elevsvaren, n=36) Tabell II

Magsäcke/mage -

Tarmar 17%

Blod 3%

Muskler -

Andra inre organ -

Överallt/hela kroppen 5%

Cellerna 72%

Övrigt -

-8.3 BILAGA 3 Empirisk undersökning - resultat

Fråga 3. Hur fungerar en diet med lågt kolhydratintag och högt fettintag som effektiv bantningsmetod? (% av elevsvaren, n=36)

Tabell IIIa

A: Lågt kolhydratintag leder till ökad förbränning av fett 42% B: Fett ger en högre mättnadskänsla är motsvarande mängd kolhydrat 25% C: Fett har ett högre energivärde än motsvarande mängd kolhydrat 5%

D: Ingen idé 42%

Tabell IIIb:

Enkätnummer Låg nivå av insulin ger en ökad fettförbränning

Lite kolhydrat ger en ökad fettför-bränning

Fett ger en högre mättnadskänsla än kolhydrat

Fett har högre energiinnehåll än kolhydrat 1 x 2,4,5 xxx 7 x 9 x x 10 x 11 x x 12 x 13 x x x x 16,17 xx 19,20 xx xx 23 x 24 x x 25,28,29 xxx 31 x x 35

8.4 BILAGA 4 Kursinnehåll vecka 1-18

VECKA 1-8: Cellbiologi och genetik

Kursinnehåll

• Prokaryota och eukaryota celler - • Cellens strukturer och byggstenar • Cellens genetiska material

• Cellens metabolism

• Cellens mekanismer för signalering och kommunikation • Meiosen och Medelska klyvningar

• Kvantitativ genetik

• Kopplingsanalys och populationsgentik VECKA 9-12: Utvecklingsbiologi

Kursinnehåll

• Gametogenes, oogenes och fertilisering • Implantation och gastrulering

• Neurogenes

• Extremitetsutveckling • Organbildning

• Stamceller

VECKA 13-18: Anatomi och fysiologi

Kursinnehåll

• Musklernas specifika fysiologi

• Somatiska, autonoma och centrala nervsystemet • Sensoriska sinnesorgan

• Endokrina systemet • Reproduktionsorganen

8.5 BILAGA 5 Kursinnehåll vecka 19-30

VECKA 19-22: Mikrobiologi och immunologi

Kursinnehåll • Adaptivt immunförsvar • Medfött immunförsvar • Allergier • Autoimmunitet • Inflammation • Immunbristsjukdomar

• Mikrobiella infektioner orsakade av bakterier, parasiter och virus VECKA 23-26: Patobiologi Kursinnehåll • Läkningsprocesser • Inflammationssjukdomar • Rörelseorganens sjukdomar • Tumörsjukdomar • Blodsjukdomar • Kardiovaskulära sjukdomar • Neurologiska sjukdomar VECKA 27-30: Farmakologi Kursinnehåll • Läkemedelsanvändning • Farmakodynamik • Farmakokinetik • Läkemedelsberäkning • Strategier för läkemedelsbehandling • Läkemedelsutveckling