Miljödidaktiska texter
Red. Margareta Ekborg4/2002
rappor
ter om utbildning
© Margareta Ekborg
Tryck: Lärarutbildningens reprocentral Malmö Högskola
Lärarutbildningen 205 06 Malmö ISSN 1101-7643
Innehållsförteckning
1 Inledning 5
1. Samtal utan givna svar 7
av Daniel Nilsson
2. ”Jag vill vara kol!” – ett fotosyntetiskt dramaspel 10 av Britta Carlsson
3. Lärande om miljö i högre utbildning – en fallstudie om 28 teknologers inlärningsprojekt och kunskapsbildning vid en
teknisk högskola av Cecilia Lundholm
4. Miljökunskap och miljödidaktik 50
Inledning
Det känns väldigt trevligt att åter kunna presentera ett nummer av Miljödidak-tiska texter. Det är nästan ett år sedan förra numret kom ut. I det första numret som kom i augusti 2000 lovade vi en oregelbunden men säker utgivning. Det löftet har vi i och för sig lyckats hålla men vi hade nog hoppats att mäkta med två nummer per år, men ack vad tiden går.
Men för att komma närmare målet så aviserar vi redan nästa nummers innehåll. Vi kommer då att fokusera på mer konkreta undervisningserfaren-heter. Det kommer att finnas två artiklar om hur vi i Malmö har tänkt kring och genomfört det tvärvetenskapliga temat "globala framtidsfrågor" i termin 1 i den nya lärarutbildningen. Det är inspirerande att läsa om hur andra tänkt och gjort så välkomna att berätta om erfarenheter av miljöinriktade tvärveten-skapliga ämnesstudier på andra lärarutbildningar. Om numret ska kunna fungera som inspiratör inför hösten behöver vi era artiklar senast den 15 maj. I nästa nummer kommer det också en artikel om ett projekt inriktat mot experi-ment kring klimatfrågor. Projektet KlimatX är ett samarbetsprojekt mellan Malmö kommun och lärarutbildningen vid Malmö högskola.
Nu något om det nummer som du har framför dig. Det inleds med en artikel av Daniel Nilsson som är student vid kretsloppsprogrammet vid Malmö högskola. Han har varit med och startat Fenix som är studentkårens miljöut-skott. Han är också aktiv i Svenska Ekodemikerna. För närvarande har Daniel studieuppehåll för att som projektanställd arbeta med IT och miljöfrågor vid LIP-kansliet i Malmö där man organiserar de lokala investeringsprojekten. Daniels artikel om ekodemikernas arbete visar hur viktigt det är med studen-tengagemang.
På rikskonferensen i Falun våren 2000 var vi många som både hörde och upplevde hur Britta Carlsson arbetar med drama för att elever och studenter ska förstå att fotosyntes är en kemisk reaktion – transformation. Efter många år som lärarutbildare vid Luleå tekniska universitet disputerade hon, december 1999, på en avhandling som handlar om ekologisk förståelse. Texten i detta nummer, med rubriken, "Jag vill vara kol!" – ett fotosyntetiskt dramaspel, beskriver ett sätt att omvandla avhandlingens resultat till lärande i ett vanligt klassrum. Britta Carlsson arbetar fn som forskare vid LTU och en stor del av
våren är hon gästforskare vid avdelningen för Science Education, Monash Uni-versity, Melbourne.
I Miljöaktuellt 1/2002 kunde vi läsa ett reportage med rubriken Kulturkrock mellan teknologi och ekologi som handlade om Cecilia Lundholms licentiat-savhandling i pedagogik. I Miljödidaktiska texter kan vi läsa en artikel där Cecilia Lundholm själv berättar om undersökningen. Hon är doktorand vid Pedagogiska institutionen, Stockholms universitet där hon tillhör forskargrup-pen Kommunikation och Kunskapsbildning. Cecilia ingår också i en tvärveten-skaplig doktorandgrupp vid Centrum för Miljö- och Naturresursforksning på SU. I höstas lade hon fram sin licentiatavhandling på KTH med titeln "Lärande om miljö i högre utbildning. Studier av forskar- och högskolestuderandes inlärningsprojekt om miljö vid en teknisk högskola". Avhandlingen går att få som pdf-fil på adress www.cnm.su.se/doct
Den sista artikeln är skriven av Birgit Hansson som är universitetslektor i pedagogik vid Lunds universitet. Hennes forskningsintresse gäller kunskaps-bildning inom miljöområdet och hennes perspektiv är kunskapsteoretiskt/ didaktiskt. Den kunskapsteoretiska inriktningen innefattar begrepp som holism och komplexitet. Birgit Hansson intresserar sig också särskilt för sam-spelet mellan naturvetenskap och humaniora. Hennes avhandling hade titeln "Förutsättningar för gymnasieelevers kunskapsbildning och för undervisning inom miljöområdet".
Trevlig läsning!
Daniel Nilsson
Svenska Ekodemikerna
Studerande vid Malmö högskola Kretsloppsprogrammet
1 Samtal utan givna svar
Vi måste integrera hållbar utveckling i utbildningen, frågan är hur. Svenska Ekodemiker ville ha svar så vi gav oss ut på rundabordsturné.
När Svenska Ekodemiker1våren 2000 genomförde den rikstäckande
miljö-granskningen "Ekodemisk Granskning" av högskolor och universitet gjorde vi två minst sagt intressanta avslöjanden. Till att börja med visade det sig att de flesta lärosäten har en miljöpolicy för sin verksamhet, men det är betydligt färre som har konkretiserat miljöpolicyn i ett handlingsprogram.
Många tar berättigat upp forskning och utbildning som den största av lärosätets miljöpåverkan, men betydligt färre tar upp hur denna miljöpåverkan ska minkas i en handlingsplan. Vad vi hittade var ett stort glapp mellan policy och verklighet. De mjuka utbildningsfrågorna får helt vika för de hårda frågor-na som energibesparing och resekilometer som passar in i diagram och tabeller. Det var vårt första avslöjande.
Det andra avslöjandet var att det finns ingen utarbetad metod att mäta hur pass lyckad miljöintegreringen är på en utbildning. Vi trodde i vår enfald att det skulle räcka med enkäter till studenter, lärare och institutionspersonal för att få svar på den frågan. Resultatet blev så spritt att vi inte ens kunde använda det i vår slutrapport.
1. Svenska Ekodemiker är en nationell paraplyorganisation för föreningar som verkar för hållbar utveckling vid svenska högskolor och universitet.
Lokala rundabordssamtal
Hur mäter man egentligen integrering av hållbar utveckling i utbildning? För att få svar på den frågan och kanske den ännu mer akuta frågan hur vi åstadkommer integrering av hållbar utveckling i utbildningen så arrangerade Svenska Ekodemiker under våren 2001 rundabordssamtal på högskolor och universitet från norr till söder.
Under hösten 2000 genomförde Ekodemikers lokalföreningar Hållbart Uni-versitet i Lund och Fenix i Malmö två pilotsamtal på lokal nivå. Lokala frågor blandades med de mer övergripande integreringsfrågorna. Med de erfaren-heterna i bagaget fick Ekodemiker finansiering från MINT-gruppen2,
referens-gruppen för integrering av miljöperspektiv i grundutbildningen vid rådet för högskoleutbildning, till ytterligare lokala rundabordssamtal.
Lars Friberg från CEMUS, Centrum för miljö- och utvecklingsstudier, vid Uppsala universitet fick axla den tunga manteln och begav sig för Svenska Ekodemikers räkning ut på totalt 12 stycken lokala rundabordssamtal. Det var i första hand Ekodemikers lokalföreningar på respektive lärosäte som ordnade och bjöd in studenter, lärare, kåren och personal till rundabordssamtalen, medan Lars stod för metod och sammanställning.
Rundabordssamtalen fick skiftande karaktär beroende på lärosätenas engagemang och kunskap om frågorna. Medan några mynnade ut i kompost-diskussioner rörde sig trots allt de flesta om miljöintegrering på olika nivåer. Är miljöintegrering att erbjuda en kurs om miljö? Ska miljöinslagen vara obliga-toriska eller valbara? Går det över huvudtaget att integrera hållbar utveckling i de stela universitetsstrukturerna?
Givetvis fick dessa frågor inga definitiva svar, men diskussionen fördes framåt. Lars Friberg har sammanfattat sina slutsatser i sju punkter för att fören-kla och förbättra integrering av hållbar utveckling:
• Skapa nätverk, att arbeta ensam är alltid tungt.
• Samla existerande information om kurser om hållbarhet/miljö på ett ställe.
• Låt miljöarbetet ta tid och pengar.
• Påverka genom existerande strukturer som studentkårerna.
• Granska graden av hållbarhetsperspektiv i existerande undervisning. • Skapa ämnesrelaterade kurser med gästföreläsare.
• Låt föreläsarna byta kurs och undervisa för studenter med annan kompetens.
Det sista tipset om att låta föreläsarna byta kurs var nog det jag personligen blev mest överraskad av. Ett sådant intelligent och samtidigt enkelt förslag. Genom att låta föreläsarna undervisa för studenter med annan kompetens än deras egen så får de frågor och synvinklar på sin undervisning som de inte är vana vid. Lars Fribergs vidare slutsatser finns att läsa i rapporten "Rund-abordssamtal om integrering av hållbar utveckling i högre utbildning".
Nationellt rundabordssamtal
För att samla ihop rundabordssamtalen ordnades i oktober 2001 ett nationellt rundabordssamtal. Representanter från högskoleverket, utbildningsdeparte-mentet, MINT-gruppen, Civilingenjörsförbundet samt studenter och personal från olika högskolor samlades för att diskutera resultatet från de lokala rund-abordssamtalen och se över vad som behöver göras på nationell nivå. Diskus-sionerna resulterade bland annat i planer på en nationell konferens om hållbar utveckling och högre utbildning hösten 2002.
Tyvärr kunde varken miljöministern eller utbildningsministern närvara vid det nationella rundabordssamtalet, men någon vecka efteråt damp ett upp-muntrande brev ner i Ekodemikers brevlåda från Kjell Larsson. "Jag finner ert arbete och projektet med rundabordsamtalen som mycket intressant /.../ Jag har skickat över ett exemplar av rapporten till Utbildningsminister Thomas Östros så att han kan ta del av ert viktiga arbete."
Livet efter rundabords
Svenska Ekodemikers arbete med miljöintegrering är ingalunda avslutat. Stärkta av framgångarna och upprörda över det skriande behovet av miljöinte-grering jobbar vi vidare med frågorna. Ekodemiker har inga färdiga lösningar på de problem vi presenterar, men vad vi vet är att lärosätena utbildar mor-gondagens beslutsfattare och därmed har en nyckelposition i arbetet för ett framtida hållbart samhälle.
Såväl rapporten "Rundabordssamtal om integrering av hållbar utveckling i högre utbildning" som "Ekodemisk Granskning" och dokumentation från det nationella rundabordssamtalet finns att ladda hem från Svenska Ekodemikers hemsida http://www.swedish-ecodemics.a.se. Dokumentation från Malmö högskolas rundabordssamtal finns på Fenix hemsida: http://karen.mah.se/fenix/.
Britta Carlsson
Lektor i Lärande med inriktning mot Biologi Centrum för forskning i Lärande,
Lärarutbildningen, Luleå tekniska universitet
"Jag vill vara kol!" – ett fotosyntetiskt
dramaspel
Tag vad du har materiellt och mentalt – sätt det i kreativt spinn. Stirra dig inte död på vad du saknar och vad du inte kan! (Wagner, 1993, s.14)
Bakgrund
Människor besitter olika former av ekologisk förståelse. I avhandlingen
Eco-logical understanding. A space of variation (Carlsson, 1999) analyseras några
av dessa kvalitativt skilda sätt att förstå ekosystemets funktion. Genom inter-vjuer och konkreta uppgifter, som t ex att bygga ett slutet ekosystem i en 3-liters glasburk undersöktes hur försökspersonerna, blivande lärare, tänker om ekosystemets funktion, i ett systemperspektiv. Det handlar bl. a om människors kvalitativt skilda sätt att erfara processerna fotosyntes, materiens kretslopp och energins flöden. I studiens fokus finns alltså de processer som är fundamentala för en djupare förståelse av det system som kan sägas vara livsavgörande för allas vår framtid på jorden. En av studiens centrala slutsatser är att en specifik insikt, transformationsidén, är nödvändig för förmågan att utveckla en mer komplex förståelse av ekosystemets funktion. Transformationsidén kan sägas vara insikten att all materia består av konstanta enheter, atomer, som kombin-eras ihop på olika sätt då kvalitativt nya ämnen och strukturer bildas. Mängden materia är således konstant medan dess form varierar. Denna, till synes enkla insikt utgör en "gatekeeper" för utvecklandet av en mer komplex ekologisk förståelse (se även Carlsson, 2002a, 2002b in press).
Syftet med denna text är att beskriva ett sätt att erbjuda elever, likväl som studenter, en djupare förståelse för de två sammanflätade processerna
foto-syntes och materians transformation. Dessa, för såväl naturvetenskaplig som miljöundervisning, centrala insikter får i nedanstående text en dramapeda-gogisk skepnad. Artikelns syfte kan därför sägas vara såväl vetenskapligt som pedagogiskt.
Variationsteoretiskt och holistiskt lärandeperspektiv
Dramaspelets uppläggning och innehåll vilar på två skilda, men komplemen-tära teoretiska perspektiv, variationsteoretiskt och dramapedagogiskt. Vi bör-jar med det senare.
I inledningen till den svenska utgåvan av Dorothy Heathcotes pedagogiska tankar och gärningar, återfinns följande citat. "Stenar – delar i större samman-hang – är utbytbara, men om de ska bilda broar måste de fogas samman så att spänning råder" (Wagner, 1992, s.11). Naturvetenskaplig undervisning har, som jag ser det, alla möjligheter till att skapa just spänning. Frågan är hur detta kan göras? Heathcotes kan sägas vara en av förgrundsfigurerna för dramapeda-gogikens utveckling. Hon ser dramat som ett verktyg bland andra – bara ovan-ligt användbart. Undervisning i dramaspelets form kan användas för att uppfyl-la många olika syften. Ofta har sociauppfyl-la syften som att träna samarbete, motver-ka mobbning, etc. ställts i förgrunden men drama motver-kan också användas för att konkretisera och erbjuda mening åt abstrakta processer som t ex. energi, mate-riaomvandlingar, fotosyntes och respiration – processer som i tidigare forsk-ning dokumenterats som svåra för elever att förstå (Andersson, B. 2000; Driver et al. 1994, m.fl.).
Enligt Sternudd (2000) kan fyra dramapedagogiska perspektiv urskiljas, konstpedagogiskt, personlighetsutvecklande, kritiskt frigörande och holistiskt lärande. I det holistiska lärandet står undervisningens ämne och innehåll i cen-trum. Detta perspektiv står i samklang med innehållet i denna text.
I det holistiskt lärandeperspektivet finns en betoning på att uppnå kun-skaper som grundar sig i en känslomässig – tankemässig insikt av det ämne som undersöks. Känsla, fantasi, metaforer och konstnärliga sym-boler, distansering och närhet är viktiga ingredienser i arbetet. (Ster-nudd, 2000, s.97)
Fantasi, dvs. förmågan att föreställa sig något som man inte tidigare upplevt spelar stor roll i ett dramapedagogiskt spel. Fantasi är skapande på så sätt att den av kända beståndsdelar skapar en ny och meningsfull helhet. Även Vygot-sky betonade fantasins stora betydelse för utvecklandet av abstrakta tankar.
"From the point of view of development. The fact of creating an imaginary situ-ation can be regarded as a means of developing abstract thoughts" (Vygotsky [1933] 1976, s.553).
Drama som metod har förekommit, om än i ringa omfattning, inom naturvetenskaplig undervisning. Bland annat har metoden använts för att erb-juda elever förståelse för elektrisk ström (Tveita, 1996a) samt för att utröna huruvida elever är mogna att ta till sig ett visst ämnesinnehåll, den kinetiska partikelmodellen (Tveita, 1996b). En slutsats som Teveita drar är att en majoritet av eleverna, redan i klass 6 och 7, visst kan förstå och använda sig av den kinetiska partikelmodellen vid förklaringar av vardagsfenomen. Denna förmåga visade sig också bestå ett år efter genomförd undervisning med bl a drama som en metod. Teveita, likväl som Nussbaum (1993), Eskilsson (2001), m.fl. menar att undervisning av den abstrakta, men för naturvetenskap grundläggande förståelsen om partiklar och deras rörelser, borde ske i än tidi-gare åldrar än vad som vanligen sker. Detta skulle förhindra, eller åtminstone försvåra, att felaktiga vardagsföreställningar utvecklas. En tidig introduktion av partikelbegreppet gör att denna kunskap då kan bli ett kraftfullt redskap att förklara och förstå, inte bara naturvetenskap, utan hela ens omvärld (Lee et al., 1993; Séré, 1992). Dramats roll vid en tidig introduktion av abstrakta fenomen och idéer bli då än mer central.
Student's understanding of the nature and structure of molecules is cru-cial to understanding much of the physical, life, and earth sciences as well as chemistry. The kinetic molecular theory, which states that all matter is composed of tiny particles that are constantly in motion, pro-vides a basis for understanding the invisible molecular events underly-ing natural phenomena as well as for explainunderly-ing observable aspects of these same phenomena (Lee et al. 1993, s.249).
Det fotosyntetiska dramaspelet ingår som en del i en undervisningssekvens som nyligen genomförts inom ramen för en pilotstudie (Opp Amaryllis – en
"möjlighetsstudie" i ett klassrum), hösten 2001. Undervisningen genomfördes
i en grupp bestående av 9 mellanstadieelever i år 6. Pilotstudiens syfte har, förutom att generera nya forskningsbara frågor, varit att djupare förstå den rela-tion som råder mellan den undervisning som erbjuds elever och elevernas lärande av densamma. Uttryckt annorlunda handlar studien om relationen mel-lan undervisningens vad-aspekt, i detta fall ett specifikt naturvetenskapligt innehåll, och eleverna serfarande av detta innehåll.
Pilotstudien vilar på en variationsteoretisk grund (Carlgren & Marton, 2000; Marton & Booth, 2000; Carlsson, 2002c in press). I enlighet med detta teoretiska perspektiv är en förutsättning för lärande att dimensioner av
varia-tion öppnas upp i för undervisningen kritiska aspekter. Först då blir det möjligt
för eleverna att erfara det som undervisningen syftar till att uppnå. Det centrala i vårt resonemang är att lärarnas uppgift framförallt är att bidra till att eleverna lär. Avgörande för den väsentligaste formen av lärande är det mönster av dimensioner av variation som kännetecknar betingelserna för lärande (Carlgren & Marton, 2000, s.141).
Dimensioner av variation kan skapas på olika sätt, t ex genom att en och samma idé – den om transformation – "konstanthålls" medan dess kontext förändras. Ett konkret exempel får illustrera detta. Då nya ämnen bildas kan fokus sättas på (a) att olika slags atomer binds samman till nya ämnen. I en koldioxidmolekyl ingår t ex kol och syreatomer, i en vattenmolekyl syre och väteatomer, etc. Ett annat sätt (b) är att fokusera att ett nytt ämne kan bildas av ett och samma slags atomer, som t ex syreatomerna i syrgas. Variation av trans-formationsidén kan också skapas genom att fokusera förhållandet att en (c)
atom, t ex en specifik syreatomen, kan ingå i olika ämnen som vatten och
koldioxid. En syreatom kan också slå sig samman med en annan syreatom varvid syrgas bildas. Alla dessa exempel öppnar upp, var och en på sitt sätt, oli-ka dimensioner av variation kring den centrala idén om transformation.
Likväl som dimensioner av variation kan skapas genom att ett fenomen, förhållande eller en specifik idé "konstanthålls" medan dess kontext förändras kan det motsatta ske. Kontexten, t ex i form av ett specifikt ämne får bli den konstant enheten medan dess egenskaper och yttre form förändras på olika sätt. Med ett variationsteoretiskt lärandeperspektiv som grund måste undervis-ningens innehåll, oavsett dess metodiska ansats, utgå från svaren på frågor som: vad är det som eleverna ska förstå? Vilka kritiska aspekter har innehållet i fråga? Hur kan man som lärare öppna upp, eller erbjuda eleverna dessa aspek-ter i sin undervisning? Hur erfar eleverna innehållet? Med hjälp av svaren på dessa frågor kan undervisningen av ett visst ämnesinnehåll, t ex naturveten-skapligt, förbättras så att eleverna utvecklar förmågor att än mer kraftfullt möta en oviss framtid (Carlgren & Marton, 2000).
Ämnesinnehållets kritiska aspekter
Vad är det då för innehåll som eleverna ska förstå? Det fotosyntetiska dra-maspelets har skapats för att ge mening åt de abstrakta processerna fotosyntes och materians transformation. Vilka delmål på vägen kan identifieras för att nå detta övergripande syfte?
Elevers förståelse av materians byggnad och struktur har beskrivits av Andersson, 2000; Driver et al., 1994; Eskilsson, 1999; Lijnse, 1990; Millar 1990, Nussbaum 1985, 1993 och Renström et al. 1990 m.fl. Här diskuteras frå-gor som hur elever erfar och utvecklar förståelse för materiens byggnad och struktur, ålders betydelse för undervisning om exempelvis partikelbegreppet, i vilken ordning olika begrepp bör introduceras, m.m. På likartat sätt har under-visning och förståelse av fotosyntesen varit föremål för omfattande forskning (Eisen & Stavy, 1993; Helldén, 1999; Leach et al., 1996; Waheed & Lucas, 1992; m.fl.). Den här refererade litteraturen har, på olika sätt som dock inte redovisas inom ramen för denna text, informerat och inspirerat till det fotosyn-tetiska dramaspelets utformning och innehåll. Den teoretiska utgångspunkten har varit att öppna upp dimensioner av variation i för ämnesinnehållet kritiska aspekter.
De kritiska aspekter som identifierats som "stegpinnar" på vägen mot en mer komplex förståelse av fotosyntes och materians transformation är: förståelse för (1) partikelbegreppet (Johnson, 1998; Millar, 1990; Renström et al., 1990). Partikelbegreppet innebär i korthet att all materia är uppbyggd av små partiklar, atomer, vilka befinner sig i ständig rörelse. Mellan atomerna finns ingenting, dvs. vakuum. Attraktionskrafter mellan atomer gör att de ibland slår sig samman till atomgrupper, molekyler. Den andra kritiska aspek-ten rör (2) gasbegreppet (Andersson & Bach, 1996; Nussbaum, 1985; Séré, 1986; Stavy, 1988). En förståelse för gasbegreppet innebär att en gas faktiskt är "någonting" och att detta någonting är just atomer av ett eller annat slag. Atom-erna är i ständig rörelse och de befinner sig på ett förhållandevis stort avstånd från varandra. Då atomerna/molekylerna i en gas krockar med något föremål eller med varandra ändrar de sin linjära rörelseriktning. Den tredje kritiska aspekten har att göra med bildandet av nya ämnen (3) transformation (Anders-son, 1990; Driver, 1985; Meheut, 1985; Watson & Dillon, 1996). Innebörden i detta är att de konstanta enheterna, atomerna, förenas på olika sätt då kvalitativt nya ämnen formas. Atomerna har således inte de egenskaper som det ämne vari de ingår i har. En syreatom kan till exempel ibland ingå som en del i syrgas som har sina specifika egenskaper och samma syreatom kan vid ett annat tillfälle
ingå i en vattenmolekyl. Vatten har, som vi vet, egenskaper som är helt skilda från syrgasens. Vid en transformation bildas alltså nya ämnen med specifika egenskaper. En fjärde kritisk aspekt är förståelse för ämnens (4) fasövergång (Bar & Travis, 1991; Stavy, 1990). Med detta menas att ett och samma ämne kan, beroende på den energimängd som finns närvarande, ha formen av fast, flytande eller gas. Ämnets sammansättning, de ingående atomerna, förändras således inte i en fasövergång. Vad som ändras är i stället atomernas yttre skep-nad. En femte aspekt avser relationen (5) mellan ett ämnes synliga eller "sinnli-ga" egenskaper (makronivå) och dess mikroskopiska nivå. Dessa nivår är intimt sammankopplade men ändå skilda förståelsenivåer att öppna upp i undervisning. Som berörts ovan visar forskning på området (Lijnse, 1990; Séré, 1990; Millar, 1990) att elever ofta tillskriver själva atomerna ämnets makroskopiska egenskaper. Att de osynliga atomerna, trots sin litenhet har en egen (6) massa och att det är summan av alla inblandade atomer som svarar för den massaökning som tillväxt står för, är ännu en kritiska aspekt att erbjuda eleverna.
De sex kritiska aspekterna ovan ingår alla i förståelse av fotosyntesen. Pro-cessen fotosyntes innebär att ljusenergi, den osynliga gasen koldioxid och vat-ten transformeras till den energirika föreningen socker och syrgas. Förmågan att förstå hur denna process går till och dess betydelse för allt liv på jorden, är en förmåga att förstå en helhet. De sex kritiska aspekterna som beskrivits ovan antas alla ha betydelse för förmågan att förstå fotosyntesen som just en meningsfull helhet.
Det fotosyntetiska dramaspelet är ett sätt att, stegvis, erbjuda eleverna en helhets förståelse av fotosyntes och materians transformation. Ibland görs det-ta genom att en kritisk aspekt belyses medan andra hålls konsdet-tandet-ta och andra gånger kan flera aspekter fokuseras samtidigt. Totalt består sekvensen av sex steg: (steg 1) lika men ändå olika, (steg 2) synligt blir osynligt, (steg 3) lika
ämne men olika form, (steg 4) transformation – en kvalitativ förändring, (steg
5) osynligt men ändå massa och (steg 6) fotosyntes – dramaspelets clou som kan ses som ett avslutande och sammanfattande steg. Alla undervisningssteg, utom det femte, har ett eller flera dramapedagogiska inslag. I det sista och avs-lutande steget om fotosyntes finns alla kritiska aspekter simultant närvarande. De dramapedagogiska inslagen introduceras eller "inramas" på olika sätt genom frågor, experiment eller samtal där variationen i elevernas egna tankar lyfts upp som ett undervisningsinnehåll. Tabell 1 visar hur de olika stegen relat-erar sig till ämnesinnehållets kritiska aspekter.
Tabell 1 Undervisningens relation till innehållets kritiska aspekter
I det följande avsnittet beskrivs hur de kritiska aspekterna belyses i undervisning. Här ges med andra ord konkreta exempel på hur dimensioner av variation öppnas upp för eleverna.
Genomförande
Undervisningen, i form av de sex stegen, genomfördes i en grupp bestående av nio elever i år 6, med mig själv som lärare. Varje steg tog ca 60–80 minuter i anspråk och undervisningen genomfördes en gång i veckan. Dramaspelets avs-lutande steg och ibland hela sekvensen har använts och rönt framgång (i bety-delsen positivt mottagande och utvärdering) i konferenssammanhang, som moment i blivande lärares grundutbildning samt i fortbildningsverksamhet. De fem första stegen syftar till att öppna upp dimensioner av variation som rör
materians byggnad och transformation. I det avslutande steget står en
helhets-förståelse av de gröna växternas fotosyntes i fokus. Steg 1: "Lika men ändå olika"
I detta första steg fokuseras de kritiska aspekterna: partikel-, gasbegreppet och relationen mellan ämnens makro- och mikronivå. Som inledning visas tre till det yttre lika, förslutna glaskolvar med för eleverna "okänt" innehåll. I glaskolvarna finns de tre, makroskopiskt lika men mikroskopiskt olika gaser-na, koldioxid, syrgas och luft. Alltså gaser som på ett eller annat sätt, ingår i fotosyntesen. Frågor som ställs till eleverna är, kan kolvarnas innehåll vara oli-ka? Kan det vara lioli-ka? Vad kan finnas i de genomskinliga kolvarna? Kan det vara tomt, dvs. vakuum? Hur kan man testa kolvarnas innehåll?
Med en brinnande trästicka påvisas så att kolvarnas innehåll är olika. De tre Kritisk Partikel- Gas- Trans- Fas- Makro-/ Massa
Aspekt begrepp begrepp formation övergång mikronivå
Steg 1 x x x Steg 2 x x x x Steg 3 x x x Steg 4 x x Steg 5 x x x Fotosyntes x x x x x x
gaserna benämns och glaskolven innehållande syrgas blir nu huvudrolls-innehavare i det pedagogiska dramats första akt.
Dramaspelets första akt
Eleverna får i början av denna akt, genom att ta på röda T-tröjor gestalta syreatomer. Syrets kemiska beteckning, "O" skriver de sedan på bred maskeringstejp som klistras på T-tröjornas bröst. Proceduren med märkning upprepas allteftersom nya atomslag, i form av olikfärgade tröjor, beträder "scenen", dvs. tas upp i undervisningen. Genom att ta varandra i hand, med utsträckta armar, kopplar så eleverna ihop sig parvis till syremolekyler. Tidigare forskning visar, som sagts, att elever ofta tillför själva atomerna ämnets makroskopiska egenskaper. För att motverka denna "fallgrop" tar varje elevpar på sig en tunn slöja (ca 2x3m) som tillverkats av odlingsväv som färgats gul, dvs. inte samma som tröjornas färg. Genom uppklippta kors (ca 3x3 dm) trär de två "atomerna" slöjan över sina huvuden och med ens har en syremolekyl bildats.Slöjan märks med en bit tejp på vilken de skriver, "O2". Efter instruktion får så eleverna röra sig runt i rummet på det sätt som syre-molekyler, likväl som andra gasers syre-molekyler, gör.
Bild 1 Syreatomer i rörelse.
Den förståelse som alltså erbjuds eleverna i detta steg är att den osynliga syrgasen är syreatomer i ständig rörelse, kopplade till varandra på ett visst sätt och inget annat.
Steg 2: "Synligt blir osynligt"
I dramats andra akt är en "vanlig" bit träkol huvudrollsinnehavare. Det inledande samtalet kretsar denna gång kring elevernas skilda erfarenheter av detta ämne. I år 5 hade de aktuella eleverna själva varit med och tillverkat träkol i en kolmila. Detta plus hågkomsten av sommarens grillkvällar, bidrog till en atmosfär av igenkännande och förväntan.
Dramaspelets andra akt
Eleverna får denna gång gestalta kolatomerna i det fasta ämnet kol genom att ta på sig svarta T-tröjor. De kopplar sedan ihop sig genom att göra armkrok med kamraten vid sidan och samtidigt lägga sin andra arm på en framförvarande kamrats axel. På detta sätt bildar eleverna en formation av 3x3 rader. Alla kolatomer är på något sätt förbundna till varandra. En rödfärgad slöja med nio hål träs på formationen som därmed bildar det fasta ämnet kol. Atomernas rörelser i ett fast ämne som kol, liksom i andra fasta ämnen, dramatiseras sedan tillsammans.
Genom att med en bit kol rita på ett blädderblocksblad visas hur kolatomer mekaniskt kan slitas loss och bilda svarta streck och mönster på pappret. Då denna konkreta handling sedan överförs på elevformationen ovan får resone-manget en ny kontext baserad på en sinnlig upplevelse.
Som ett nästa moment visas ett experiment med en glödande kolbit som släpps ner i en glaskolv med (konstaterat) ren syrgas. I syrgasen glöder kolbiten än kraftigare samtidigt som den allteftersom minskar i storlek (då den trans-formeras till den osynliga gasen koldioxid). Ett kolsvart fast ämne har inför elevernas ögon "försvunnit". Diskussionens vågor går höga under det pågående försöket. Vad händer med kolbiten? Vart tar den vägen? Hur kommer sig detta? Kan atomer försvinna? Vad finns i glaskolven? Den brinnande trä-stickan som tidigare användes för att identifiera olikheterna i de tre gaserna i steg ett, kommer till användning igen. Det visar sig efter testet att en osynlig gasen som förmår att släcka den brinnande trästickan tydligen har bildats i den glaskolv som från början innehöll syrgas. Hur kan detta komma sig? Variatio-nen i elevernas tankar om detta tas upp till diskussion före det att experimentet ges en dramapedagogisk skepnad. Det var här som en entusiastisk elevröst ljöd över rummet, "Jag vill vara kol ..." därav rubriken på denna artikel.
Dramaspelets tredje akt
Till att börja med bildar sex elever tre syremolekyler, iklädda syrgasens gula slöjor (se akt ett). Resterande tre elever kopplar ihop sig och
gestal-tar det fasta ämnet kol (se akt två). Den röda "kolslöjan" används även nu, trots att alla "huvudhål" inte kommer till användning pga det ringa elevantalet. Kolatomerna och syremolekylerna rör sig sedan på sina karaktäristiska sätt och vid en slumpvis kollision mellan en syre-molekyl och kolbiten slår de sig ihop, dvs. transformeras, till ett helt nytt ämne, den osynliga gasen koldioxid. Nu träs en lila slöja över de tre atomernas huvuden, två syre och en kol. När allt syre och alla kolatomer omvandlats till koldioxid, totalt tre molekyler, avslutas spelet genom att molekylrörelserna i en gas åter uppmärksammas, men nu i den nya skepnaden av koldioxid.
En insikt som erbjuds eleverna är alltså att molekylernas rörelsemönster i en gas, vilken som helst, är lika medan dess egenskaper varierar beroende på vil-ka atomslag som ingår. Fram till nu har alltså eleverna erbjudits insikterna att:
• Atomer är konstanta enheter vars konstellationer kan variera. • Nya ämnen bildas då atomer, av skilda eller lika slag, binds samman. • Makroskopiskt lika ämnen kan på mikro-/atomnivå ändå vara olika. • Syrgas är syreatomer bundna till varandra två och två.
• Kol består av en mängd kolatomer och inget annat.
• Såväl gaser som fasta ämnen är alla uppbyggda av atomer mellan vilka det är tomrum eller vakuum.
• Avståndet mellan molekylerna i en gas är mycket större än avståndet mellan atomerna i ett fast ämne.
Steg 3: "Lika ämne men olika form"
I det tredje steget utgör ett specifikt ämne den konstanta enheten medan dess egenskaper och yttre dräkt varieras. I ett kemisk sammanhang kallas detta, fasövergång. Som så många gånger tidigare inom naturvetenskaplig didaktisk forskning används även här ämnet vatten som ett medel att erbjuda eleverna denna förståelse. I fotosyntesen förekommer vatten i både vätske- och gas-form, vilket motiverar såväl ämnesvalet vatten som att fenomenet fasövergång blir ett innehållsligt fokus. Denna gång inleds undervisningen med ett experiment.
Över en brännare smälts en istärning till vätska för att sedan förångas till osynlig gas. Diskussionen kretsar kring vattenmolekylerna och de till utseen-det olika formernas (fast, flytande och gas) makroskopiska egenskaper och molekylrörelser. Energibegreppet beträder härmed scenen.
Dramaspelets fjärde akt
Utifrån vattnets kemiska formel, H2O, får eleverna denna gång själva ta på tröjor och bilda de konstellationer de anser vara vattnets. Väteatomerna har vita T-tröjor och vattenmolekylernas slöjor är blå. Då eleverna formerat sig på "rätt" sätt uppmanas de att, utifrån sina tidigare erfarenheter, gestalta det fasta ämnet is. Med hjälp av ljuset från en strålkastare tillföres sedan "isen" energi. Atomrörelserna ökar därmed och isen övergår först till vätskeform och sedan till gas. Så länge strålkastarljuset är på tillförs molekylerna energi medan då ljuset släcks avges hela tiden energi. Genom att slå av och på ljuset kan alltså pro-cessen drivas fram och tillbaka i den riktning läraren själv bestämmer. De levande vattenmolekylernas rörelser avspeglar således skillnaderna mellan vattnets olika faser.
Bild 2 Vattenmolekyler i rörelse
Den i tidigare forskning dokumenterat abstrakta och svårförståeliga pro-cessen fasövergång kan på detta sätt, genom att aktivera inte bara huvudet utan också övriga kroppen, bli en rolig och spännande upplevelse.
För att ytterligare belysa innebörden i begreppet varieras nu också kontex-ten genom experiment. Den sedan tidigare välkända vatkontex-tenångan, såväl färglös som luktlös, jämförs här med två nya ämnen (a) aceton, som värms och övergår till en färglös men stark luktande gas vilken vi förnimmer då acetonmolekyler-na studsar ut ur glaskolvens mynning och (b) jodkristaller som omärkligt passerar sin vätskefas för att övergå till en skarpt lilafärgad gas. Likheter och
skillnader mellan de tre kontexterna (vatten, aceton och jod) lyfts fram som variationer av den kritiska aspekten fasövergång.
Steg 4: "Transformation – en kvalitativ förändring"
Detta steg är uteslutande dramapedagogiskt, vilket innebär att inga demonstra-tioner eller experiment utförs. I denna akt får de, för eleverna, nu mer "kända" atomerna, syre, kol och väte spela olika roller i ett gemensamt tema, nämligen omvandling eller transformation.
Dramaspelets femte akt
I denna akt gestaltar fem av eleverna syreatomer (röda T-tröjor), två väteatomer (vita T-tröjor) och två kolatomer (svarta T-tröjor). Eleverna ställer sig i en ring i valfri ordning. På lärarens uppmaning bildar de, genom att koppla ihop sig med varandra och sedan röra sig på det sätt som atomerna och molekylerna gör i ett givet (fast, flytande eller gas-formigt) tillstånd, beroende på vilket ämne det är som läraren efterfrå-gar. De nio elevatomerna kan på detta sätt forma och ingå i, två koldiox-idmolekyler, en vatten vattenmolekyl, det fasta ämnet kol, syrgas, is, vattenånga, två koldioxid och en vattenmolekyl, osv. De atomslag som för tillfället inte deltar står kvar och bildar den yttre ringen.
På detta sätt belyses att en och samma atom kan binda sig till olika slags atomer för att på så sätt bilda olika ämnen med skilda, specifika egenskaper. Om t ex syreatomen "Emma" kopplar ihop sig med kolatomen "Kalle" och syreatomen "Pelle" bildar de tillsammans koldioxid medan om Emma i stället "bara" kopplar ihop sig med syreatomen Pelle bildas syrgas, etc. För att ytterli-gare förstärka upplevelsen av att vara en specifik atom kan läraren, vid något tillfälle, uppmana eleverna att byta tröjor med varandra så att de därmed blir ett annan atomslag.
I detta moment står alltså innebörden i begreppet transformation i fokus, dvs. att atomerna är konstanta enheter som inte förändras och att det är den specifika kombinationen av atomer som bildar alla de olika material och föreningar som omger oss i vår vardag. Denna förståelse är, enligt min mening, nödvändig för att – det idag något "överutnyttjade" – ordet kretslopp ska få en dju-pare innebörd.
Steg 5: "Osynligt men ändå massa"
Som redan framhållits är de steg som presenterats ovan tänkta att bidra till en helhetsförståelse av gröna växters fotosyntes. En förståelse som innebär att de i
fotosyntesen in- och utgående ämnena inte bara räknas upp (ofta i vilken ord-ning som helst) utan där dessa ämnens byggnad, ursprung, relation till
varan-dra och till biomassans tillväxt bildare ett meningsfullt sammanhang. Det är i
detta sammanhang som atomernas massa har sin givna plats. Detta sker genom att en nästan full 10-litershink med vatten skickas runt mellan eleverna som denna gång sitter i ring. Eleverna får var och en gissa hur mycket de tror att vatt-net väger. Den exakta vikten på vattvatt-net är av mindre betydelse, i stället fokuseras hur eleverna kommit fram till sin uppskattning av vattnets vikt. Elev-ernas tankar blir, som tidigare, ett undervisningsinnehåll i sig.
Efter denna diskussion förflyttas fokus för undervisningen till vattnets mikronivå. Att vatten består av en stor mängd vattenmolekyler som var och en består av två väteatomer och en syreatom är vid detta laget välbekant för elev-erna. Mellan atomerna finns, som också poängterats tidigare, ”ingenting”. Frå-gan som nu ställs är, varifrån kommer då vattnets massa/vikt? Logiskt blir svaret: från atomerna. Kan ”pyttesmå”, osynliga atomer verkligen ha en egen massa? Att så är fallet är inte svårt att säga, men däremot att verkligen förstå. Denna förståelse utgör dock grunden för att så småningom kunna erfara hur fotosyntes kan resultera i ökad biomassa.
Fotosyntes – dramaspelets clou
Eleverna har nu erbjudits insikter om att materia består av konstanta enheter, som var och en har en massa och som kan kombineras på olika sätt så att kvali-tativt nya ämnen bildas. I dramaspelets avslutande steg tillämpas dessa insikter
samtidigt på processen fotosyntes.
Först fokuseras den uppbyggande processen, dvs. själva syntesen varvid energirikt socker i form av glukos och syrgas bildas från koldioxid och vatten. I syntetiserandet av en molekyl glukos, C6H12O6, ingår 6 vattenmolekyler
(till-sammans 18 atomer)1och 6 koldioxidmolekyler (til1sammans 18 atomer).
Totalt transformeras alltså 36 atomer vid bildandet av en sockermolekyl. 36 elever skulle alltså behövas för att "på riktigt" dramatisera detta steg. En nor-malstor klass innehåller sällan mer än 25–30 elever vilket gör att dramaspelet har anpassats efter detta så att totalt 18 elever deltar då en "halverad socker-molekyl" bildas2. Detta går till enligt följande:
Dramaspelets sjätte akt
En grön plastpresenning, föreställande ett blad, breds ut på golvet. Några "rockringar" läggs lite här och var i presenningens ytterkant. Rockringarna symboliserar bladets klyvöppningar. En tunnel (som
for-mats av elrör som stoppats ner i hål som borrats i två parallella brädor) och täcks med ett tygstycke. Härmed har ett bladskaft eller, om man så vill, en kärlsträng skapats. Eleverna formerar sig, med hjälp av tröjor och slöjor, till tre vattenmolekyler och tre koldioxidmolekyler som från början befinner sig utanför bladytan. Spelet kan börja! En strålkastare föreställande solen slås på. Koldioxiden, som nu finns i den omgivande luften, kryper in genom klyvöppningarna samtidigt som vattnet, från roten, kryper genom tunneln in i bladet. Väl inne tas slöjorna av, atom-erna blir fria och kan då bilda helt nya ämnen, som socker och syrgas. Som hjälp för att få igång spelet, håller läraren upp en bild av struktur-formeln på en (halverad) sockermolekyl. Denna molekyl består av tre kolatomer, sex väteatomer och tre syreatomer hopkopplade till en ring-formad struktur. Med hjälp av denna bild placerar sig så "elevatomerna" på presenningen på motsvarande sätt. De tre kolatomerna bildar en ring i mitten medan de övriga atomerna ställer sig utanför kolringen lägger en hand på antingen en kolatoms eller en syreatoms axel. Till var och en av de tre kolatomerna, binder sig alltså en väteatom och en OH-grupp. Totalt består den levande sockermolekylen av 12 atomer. När socker-molekylernas alla atomer förbundits med varandra får eleverna, på lärarens uppmaning, tända de små ficklamporna som hänger i kolatomernas tröjor. Ficklampornas sken är färgat för att symbolisera att denna form av energi, kemiskt bunden, är annorlunda jämfört med solens. De atomer som inte ingår i sockermolekylen, sex syreatomer, bildar slutligen tre syremolekyler som lämnar bladet genom någon av klyvöppningarna. Spelet upprepas sedan några gånger, av eleverna själ-va, och för varje gång lämnas "ett spår" i form av en sockermolekyl kvar på presenningens yta. Då ett antal sockermolekyler byggts upp aktualis-eras så växtens respiration eller cellandning, dvs. den. process där den kemiskt bundna energin omvandlas till arbete och värme och där atom-erna transformeras till "ursprungsämnena" koldioxid och vatten. Mate-rians kretslopp är därmed slutet.
1. Jag vill göra läsaren uppmärksam på att det innehåll som här tas upp, (dvs. par-tikel-, gasbegreppet, fasövergång, fotosyntes på atomära nivå etc.) inte brukar behandlas i traditionell undervisning på mellanstadiet. Innehållet anses vara för svårt och abstrakt för dessa åldrar. Eleverna stöter oftast på detta innehåll först på högstadie- och gymnasienivån, och då mestadels i dess disciplinärt ”rätta" hemvist. Kunskap om partiklar, transformation, fasövergång, massa o.dy. hör till fysikens och kemins domäner medan fotosyntes tillhör biologin. Kanske är det dags att omröva traditionens makt?
2. Då det fotosyntetiska dramaspelets syfte är, i första hand, att förstå principerna för ingående processer och skeenden antas sockermolekylens halvering inte spela någon större roll.
Det fotosyntetiska dramaspelets två delar, syntes och respiration, kan i dra-maspelets form kopplas ihop till såväl en sinnlig upplevelse som en menings-bärande enhet.
Som en avslutande anekdotisk parentes kan nämnas att, på elevernas önskan, genomförde eller snarare uppförde vi det fotosyntetiska dramaspelet för föräldrar och syskon på klassens julfest. Som klassläraren uttryckte saken i förväg, "vi har, på tidigare julfester sjungit och spelat, läst dikter, lekt lekar och gjort allt sån’t som man brukar göra på en julfest, men vi har aldrig haft foto-syntes" (vilket väl i och för sig inte är särskilt förvånande). Så nu var, enligt klassläraren, stunden inne för detta drag. Dramaspelet genomfördes som julfestens första programpunkt och elevernas koncentration och stolthet var inte att ta miste på. De gjorde det fotosyntetiska dramaspelet till en gemensam upplevelse, en slags vacker "dans", som kanske inte alla föräldrar riktigt förstod vidden av. Men – vad gör det? Det är ju trots allt eleverna som i framti-den ska styra skutan.
Bild 3 En ”sockermolekyl” formas.
Synpunkter av allehanda slag mottages tacksamt på mailadress: Britta.Carlsson@lh luth.se3.
3. Elevernas lärande i relation till den undervisning som här erbjudits dem är föremål för pågående forskning. Ett första delresultat kommer att redovisas våren 2002.
Referenser
Andersson, B. (1990). Pupil’s conceptions of matter and its transformations (age 12–16). Studies in Science Education, (18), 53– 85.
Andersson, B. (2000). Elevers tänkande och skolans naturvetenskap. Göte-borg: Enheten för ämnesdidaktik, Inst. för pedagogik och didaktik, Göteborgs universitet.
Andersson, B. & Bach, F. (1996). Developing new teaching sequences in Sci-ence: The example of ”gases and their properties”. In G. Welford, J. Osborne & P. Scott (Red.), Research in Science education in Europe:
Current issues and themes, 7–21. London: The Falmer Press.
Bar, V. & Travis, A. (1991). Children’s views concerning phase changes.
Jour-nal of Research in Science Teaching, 28 (4), 363–382.
Carlgren, I. & Marton, F. (2000) Lärare av i morgon. Stockholm: Lärarförbun-dets förlag.
Carlsson, B. (1999). Ecological Understanding. Aspace of variation. (Doktorsavh). Centrum för Forskning i Lärande, 39. Luleå: Luleå tekniska universitet. Carlsson, B. (in press). Ecological Understanding 1 – ways of experiencing
photsynthesis. Accepted for publication in International Journal of
Sci-ence Education.
Carlsson, B. (in press). Ecological Understanding 2. Transformation – a key to
ecological understanding. Accepted for publication in International
Journal of Science Education.
Carlsson, B. (2002c). Variation och Naturvetenskapligt Lärande
Forsknings-rapport 2002:2. Lärarutbildningen Luleå tekniska universitet.
Driver, R. (1985). Beyond appearances: the conservation of matter under phys-ical and chemphys-ical transformations. In R. Driver, E. Guense & A. Tiberghien (Red.). Children’s Ideas in Science. Milton Keynes: Open University Press.
Driver, R., Squires, A., Rushworth, P. & Wood-Robinson, V. (Red.). (1994).
Making Sense of Secondary Science. London: Routledge.
Eisen Y. & Stavy, R. (1993). How to make the learning of photosynthesis more relevant. International Journal of Science Education, 15 (2), 117–125. Eskilsson, O. (1999). 10–12-åringars förståelse av vardagsfenomen med hjälp
av en enkel partikelmodell. I L. Aho & J. Viiri (Red.). Undervisning i
naturvetenskap ur kultur-, teknologi- och miljöperspektiv. Det sjätte nordiska forskarsymposiet om undervisning i naturvetenskap i skolan.
Eskilsson, O. (2001). En longitudinell studie av 10 –12-åringars förståelse av
materiens förändring. (Doktorsavh.) Acta Universitatis
Gothoburgen-sis. Studies in education 167. Göteborg.
Helldén, G. (1999). A longitudinal study of pupils’understanding of conditions for life, growth and decomposition. I M. Bandiera, S. Caravita, E. Tor-racca & M. Vicentini (Red.). Research in Science Education in Europe, 23–29. London: Kluwer Academic Publishers.
Johnson, P. (1998). Progression in children’s understanding of a ”basic” parti-cle theory: a longitudinal study. International Journal of Science
Edu-cation, 20 (4), 393– 412.
Lee, O., Eichinger, D., Anderson, C, Berkheimer G., & Blakeslee, T. (1993). Changing middle school students’ conceptions of matter and molekules. Journal of Research in Science Teaching, 30 (3), 249–270. Lijnse, P. L. (1990). Macro–Micro: What to discuss?. I P. L. Lijnse, P. Licht, W.
de Vos & A. J. Waarlo (Red.). Relating macroscopic phenomena to
microscopic particles. 6–11. Utrecht: CD-â Press.
Leach, J., Driver, R., Scott, P. & Wood-Robinson, C. (1996). Children’s ideas about ecology 2: ideas found in children aged 5–16 about the cycling of matter. International Journal of Science Education, 18 (1), 19–34. Marton, F. & Booth, S. (2000). Om lärande. Lund: Studentlitteratur.
Meheut M. & Tiberghien, A. (1985). Pupil’s (11–12 years olds) conceptions of combustion. European Journal of Educational Research, 7 (1) 83–93. Millar, R. (1990). Making sense: What use are particle ideas to children. I P. L.
Lijnse, P. Licht, W. de Vos & A. J. Waarlo (Red.). Relating macroscopic
phenomena to microscopic particles. 283–293. Utrecht: CD-â Press.
Nussbaum, J. (1985). The particulate nature of matter in the gaseous phase. I R. Driver, E. Guense & A. Tiberghien (Red.). Children’s Ideas in Science. 124–144. Milton Keynes: Open University Press.
Nussbaum, J. (1993). Teaching about Vacuum and Particles, Why, When and How: A research report. In J. D. Novak (Red.). Third International
Sem-inar on Misconceptions and Educational strategies in Science and Mathematics. Ithaca: Cornell University.
Renström, L., Andersson, B. & Marton, F. (1990). Students’ conceptions of matter. Journal of Educational Psychology, 82 (3), 555–569.
Séré, M. G. (1986). Children’s conceptions of the gaseous state, prior to teach-ing. European Journal of Science Education, 8 (4), 413– 425.
Lijnse, P. Licht, W. de Vos & A. J. Waarlo (Red.). Relating macroscopic
phenomena to microscopic particles. 50–66. Utrecht: CD-â Press.
Séré, M. G. (1992). Learning by giving and receiving explanations. I R. Duit, F. Goldberg & H. Niedderer (Red.). Research in Physics Learning
Theo-retical Issues and Empirical Studies. Proceedings of an International Workshop held at University of Bremen. Kiel: Institut fûr die Pädagogik
der Naturwissenschaften.
Stavy, R. (1990). Children’s conception of changes in the state of matter: from liquid (or solid) to gas. Journal of Research in Science Teaching. 27 (3), 247–266.
Stavy, R. (1988). Children’s conception of gas. International Journal of
Sci-ence Education, 10 (5), 553–560.
Sternudd, M (2000). Dramapedagogik som demokratisk fostran. (Doktors-avh.) Acta Universitatis Upsalienses. Studies in Education 88. Uppsala. Tveita, J. (1996a). Bruk av drama til hjelp for å forstå elektrisk strøm. I O. Eskilsson & G. Helldén (Red.). Naturvetenskapen i skolan inför
2000-talet. Det femte nordiska forskarsymposiet i naturvetenskap i skolan.
514–521. Kristianstad: Fagus Högskolan i Kristianstad.
Tveita, J. (1996b). Er elevane i grunnskolen modne for å læra den kinetiske par-tikkelmodellen? I O. Eskilsson & G. Helldén (Red.). Naturvetenskapen
i skolan inför 2000-talet. Det femte nordiska forskarsymposiet i naturvetenskap i skolan. 524–532. Kristianstad: Fagus Högskolan i
Kristianstad.
Vygotsky L. S. [1933] (1976). Play and its role in the mental development of the child. In J. Bruner, A. Jolly, & K. Sylva. Play – its role in
develop-ment and evolution. 537–554. Harmondsworth, Middlesex, England:
Penguine Books
Wagner, B. J. (1992). Drama i undervisningen. Göteborg: Daidalos.
Waheed, T. & Lucas, A. M. (1992). Understanding interrelated topics: Photo-synthesis at age 14. Journal of Biological Education, 26 (3), 193–199. Watson, R. & Dillon, J. (1996). Progression in pupil’s understanding of
com-bustion. In G. Welford, J. Osborne & P. Scott (Red.). Research in
Sci-ence Education in Europe: Current issues and themes. 243–253.
Cecilia Lundholm FL och doktorand. Stockholms Universitet Pedagogiska Institutionen
Lärande om miljö i högre utbildning –
en fallstudie om teknologers
inlärnings-projekt och kunskapsbildning vid en
teknisk högskola
1. Inledning
Denna artikel presenterar resultat från en fallstudie om några teknologers tolkning av en kurs i ekologi och dess innehåll samt det lärande som sker. Fall-studien ingår i ett avhandlingsarbete om lärande om miljö i högre utbildning. Arbetet har genomförts i samarbete mellan Pedagogiska institutionen, Stock-holms universitet, och Institutionen för Anläggning och miljö, KTH, och den senares intresse för att få kunskap om hur de studerande uppfattar miljökurser, på både grund- och forskarutbildningen, allt i syfte att förbättra undervisnin-gen. I september 2001 lades min licentiatavhandling fram på KTH som, föru-tom fallstudien om teknologers lärande, även inkluderade en intervjustudie med doktorander på KTH som bedriver miljöforskning. I den görs en jäm-förelse mellan dessa grupper vad gäller lärande och de mål och syften de har med utbildningen inom de olika grupperna. I föreliggande artikel kommer endast teknologstudien att redovisas.
”Miljö” och ”miljöundervisning” kan definieras och utformas på en rad oli-ka sätt, som ett tvärvetensoli-kapligt kunsoli-kapsfält som t ex rymmer både samhälls-och naturvetenskap eller endast någon av dessa, eller som en aspekt som integr-eras i något ämne. Forskning om ämnesmässig kunskap inom miljöområdet har främst fokuserat på naturvetenskapliga ämnen. Mark Rickinson summerar forskningen om lärande i miljöundervisning under åren 1993–1999 i
Environ-mental Education Research (2001) och konstaterar att den huvudsakligen varit
Within much of this work there is a very strong science education influ-ence. The environment phenomena that have been investigated are ones from school curricula, the research participants are often from science teaching groups, and the implications drawn often take the form of strategies for science teachers. (Rickinson, 2001, s. 219)
Forskning med intresse för t ex lärande i samhällsvetenskapliga ämnen med anknytning till miljö bedrivs inte i motsvarande omfattning (Rickinson, 2001). Carlssons avhandling Ecological understanding (1999) är ett exempel på en fokusering av naturvetenskaplig kunskapsbildning inom miljöområdet. I Carlssons avhandling intervjuas lärarstuderande i olika situationer som alla syftar till att tydliggöra deras kunskap om ekologiska begrepp och studenternas relation till naturen. En sådan situation är ett samtal om ”rymdskeppet” där stu-denterna ombeds planera för en resa ombord ett rymdskepp med 100 personer och utan begränsning i storlek. Resan beräknas pågå i 6 000 år och frågan stu-denterna skulle besvara var: vad skulle du ta med dig ? (op.cit. s. 82, översät-tning fr. engelska).
Svaren är kategoriserade med avseende på begreppet ”recycling” som är centralt inom ekologin. I en av kategorierna tar några studenter upp att män-niskor ombord kommer att dö och måste begravas någonstans. Kan dessa ses som potentiella källor av näringsämnen? En av studenterna säger:
But, if seen in a practical way, everything in the human body is recy-clable, so, if one doesn’t have any ethical considerations, one might just bury into the soil and let biology, well, take care of it in its own way. (op. cit. . s.133).
Att beakta den etiska aspekten, som studenten gör, är att reflektera över människan och hennes organisation av tillvaron i kulturell bemärkelse. Det betyder att studenten betraktar människan både som en biologisk och kulturell varelse, och tolkar ”människans kropp” biologiskt respektive kulturellt. Möjli-gen kan också denna reduktionistiska syn på människan i biologiska termer, själva premissen för resonemanget om kroppen som en del av ett kretslopp, bringa studenterna svårigheter. En anledning torde vara att det inte tillhör den gängse normen att betrakta döda kroppar som näringsrik plantjord.
Det finns en risk som jag ser det, att forskning som studerar elevers kun-skapsbildning inom miljöområdet med inriktning på naturvetenskap, inte
fån-gar in den bredd som undervisningen och de studerande kan aktualisera. Om vi istället öppnar upp för möjligheten att en variation och bredd av tolkningar görs av de studerande finner vi att dessa inte endast är naturvetenskapliga. Ett strikt naturvetenskapligt perspektiv på studerandes förståelse av, i det här fallet eko-logiska begrepp, kan innebära att intressant kunskap om de studerandes svårigheter att lära sig just dessa begrepp uteblir.
2. Bakgrund
Mitt kunskapsintresse är att undersöka den komplexitet i syften och föreställ-ningar som miljöundervisningen och de studerandes uppfattning av den kan aktualisera. Frågor som jag intresserar mig för är: Hur tolkar studerande ett ämnesstoff som ekologi eller miljö och vilka svårigheter uppstår när de studerande ska lära sig? Vad i ämnet, eller ”ämnets psykologi” (Bruner, 1966), kan göra att dessa svårigheter uppstår? Är svårigheterna specifika för just det ämnesområdet eller är de av generell natur? Därmed har jag ett kunskapsin-tresse för lärande generellt och lärande om miljö, som undervisningsämne eller stoff, specifikt.
De teoretiska frågeställningar om lärande och kunskapsbildning i ett kon-struktivistiskt perspektiv som forskningsgruppen Kommunikation och kun-skapsbildning (under ledning av prof. Ola Halldén och prof. Inger Wistedt) vid Pedagogiska institutionen, SU, forskat om de senaste åren har jag funnit rele-vanta att undersöka i det sammanhang som miljöundervisning och lärande om miljö innebär. Detta antagande bygger bland annat på resultat som visar att miljöproblem och dess lösningar uppfattas av elever och studenter på en mängd olika sätt: som individuella och strukturella, som etiska, emotionella, existen-tiella, som politiska, och ekonomiska samt kemiska och fysikaliska (Lund-holm, 1994; 1998). De kan därmed ses som relaterade till olika ämnen inom både humaniora, samhällsvetenskap och naturvetenskap.
Den forskning som bedrivs i Sverige och internationellt om miljöundervis-ning har inte fokuserat på miljöundervismiljöundervis-ning eller lärande om miljö i högre utbildning, utan främst varit inriktad på grund- och gymnasieskolan. Nationel-la direktiv som gäller miljöundervisning i högre utbildning gavs i budget-propositionen (1997/98:1). Där föreslås att "målet bör vara att behandla miljö-och resursfrågor i universitets- miljö-och högskoleutbildningar så mycket som motiveras av den verksamhet utbildningen förbereder för" (ibid. s.106). Vidare föreslås att miljöledningssystem ska införas i statliga myndigheter och 1997 utsåg Miljödepartementet 36 sådana myndigheter.
När det gäller omfattningen av miljöundervisning och miljöutbildning i lan-det är lan-det svårt att göra en enkel sammanställning vilket bl a beror på hur dessa ord definieras av utbildningsansvariga.
Miljöundervisning på KTH
I slutet av 1999 antogs en miljöpolicy och en handlingsplan för miljöarbetet på KTH. I miljöredovisningen för 2000 tas miljöundervisning upp som inte-grering av miljö i ordinarie kursutbud. ”Inteinte-grering av miljöaspekter i civil-och högskoleingenjörsutbildningarna civil-och arkitektutbildningen innebär att inom kurser, kursmoment, övningsuppgifter, projektarbeten, tentamina och examensarbeten som primärt gäller andra områden än miljöområdet ta upp miljö- och naturresursaspekter som har samband med det ”primära ämnet”. (ibid. s.3)
Om ekologikursen
Ekologikursen om 4 poäng ges under första studieåret och är obligatorisk på Väg- och vattenbyggnadsteknisk civilingenjörsutbildning. Parallellt med ekologikursen läser också teknologerna Allmän kemi 4 poäng och Differen-tialekvationer och transformer 4 poäng. Systemet med olika perioder, 1 till 4, under läsåret innebär att s.k. ”tentaperioder” infaller efter avslutad kurs. De teknologer som inte klarar tentamen har möjlighet till omtentamen i samband med dessa tentaperioder. Teknologerna på ekologikursen hade därmed vid tillfället för ekologitentamen samtidigt tentamen i Allmän kemi och Differen-tialekvationer och transformer.
I den kurshandbok som tilldelades teknologerna på kursen anges följande kursinnehåll och mål.
Kursinnehållet består av följande; ekosystemets olika delar i marken (geologi), vattnet (hydrologi), atmosfären (meteorologi), och de levande organismerna (biologi). Ekosystemets uppbyggnad och funktion; särskilt energiflöden, vattnets kretslopp och mineralämnenas omsät-tning. Ekologi på individ-, populations- och samhällsnivå, speciellt med inriktning på landskapsekologiska aspekter och bevarande av biologisk mångfald. Människan som en del av ekosystemen och effekter av hennes verksamhet. Hur ekologisk kunskap kan användas i olika planerings-och exploateringssammanhang, ekologisk teknik.
Målet är att de studerande skall erhålla kunskap om ekologiska teorier och principer och dess kopplingar till angränsande vetenskaper, samt
förståelse för tillämpningar av ekologisk grundvetenskap i teknik, planering och samhällsbyggande. (op.cit. s. 2)
Kursen hölls av en huvudansvarig lärare som svarade för flertalet av ningarna. På sex, av sammanlagt tolv föreläsningstillfällen, gavs föreläs-ningarna av andra lärare på institutionen. Förutom föreläsningar gavs fyra övningar, då klassen delades in i grupper om 40 teknologer och ytterligare några lärare ansvarade för dessa.
I klassen på Väg- och vattenutbildningen fanns i åk 1 våren 2000 ett hundra teknologer. Av dessa tenterade 91 teknologer ekologikursen i maj, varav 10 underkändes.
3. Teoretisk bakgrund
Lärande som en kontextualiseringsprocess
Begreppet kontext syftar på en individs referensram eller utgångspunkt för tolkn-ing av det innehåll som presenteras i undervisntolkn-ingen eller på annat sätt utgör stoff i en lärsituation. Forskning om barns tolkningar och uppfattningar av naturveten-skapliga begrepp växte fram under 70-talet och syftade till att få kunskap om individernas common-sense föreställningar s.k. alternativa referensramar (se Driver & Easley, 1978). Denna forskningsinriktning har sin utgångspunkt i Piagets (1929/1989) forskning om barns uppfattningar av begrepp och den kog-nitiva utvecklingen av dessa. I ett pedagogiskt perspektiv fanns ett intresse av att studera skillnaderna mellan common sense föreställningar om naturvetenskapli-ga fenomen och de vetenskaplinaturvetenskapli-ga förklarinnaturvetenskapli-garna av desamma. Det praktiskt ped-agogiska intresset låg sedan i att utforma en undervisning utifrån denna forskning som skulle underlätta elevens begreppsförändring.
Halldén (2000), Wistedt (1994a), Wistedt, Brattström & Martinsson (1997), Wistedt & Martinsson (1994) beskriver de variationer i tolkningar och kontex-tualiseringar elever gör i samband med lösning av skilda uppgifter. Förutom en indelning i dikotomin common sense kontext och teoretisk kontext, kan också skilda teoretiska kontexter i form av olika ämnen och ämneskulturer aktualis-eras av elever och lärare (se Wistedt 1998). Studerandes alternativa kontextu-aliseringar kan också ses som uttryck för värderingar och därmed förstås inom ramen för en kulturell kontext. Med ett empiriskt exempel visar Halldén (2000) hur studenter kontextualiserar en uppgift i ämnet biologi, som rör ekologiska samband mellan djur och växtarter, i ett perspektiv som rör dagens debatt om
miljöproblem och hot om utrotning av växter och djur. Med beaktande av dagens miljöproblem och diskussioner om utrotningshotade arter är studenter-nas tolkning begriplig. Deras kulturella kontextualisering av uppgiften i en miljödebatt rör värdefrågor av typen; vilka arter ska leva?
Begrepp inom skilda vetenskaper och ämnen definieras utifrån ämnets teo-retiska perspektiv på de fenomen och data som studeras. I en kontext som exempelvis utgörs av ett akademiskt ämne finns teorier och förklaringsmod-eller, en metanivå, med vilken data och empiri kan förklaras eller förstås utifrån denna metanivå (se bilden nedan).
Figur 1 Olika sammanhang för tolkning av en uppgift (Halldén & Wistedt, 1998 s. 3).
Wistedt & Martinsson (1994) visar hur elever elaborerar och tydliggör dessa skilda nivåer som utgångspunkter för tolkning och lösning av en uppgift i matematik när de arbetar i grupp. När metanivån och utgångspunkten för en tolkning relateras till den empiriska nivån kan detta beskrivas som en
ela-borering inom kontexten. Om flera kontexter aktualiseras, och tydliggörs på
metanivå som skilda teorier eller premisser för tolkning sker en elaborering
mellan kontexter. Vad betyder detta? Om vi ser lärande som en kvalitativ
begrepp, hur dessa förstås och används inom olika ämneskulturer utgörs ela-boreringen inom och mellan kontexter av olika aspekter på lärande.
I linje med detta resonemang betyder lärande en process av tydliggörande av utgångspunkter för tolkning av en uppgift och utveckling av den tolkning som uppfattas som relevant i situationen. Frågan blir då om lärande alltid är denna medvetna process? I Pedersens (1992) avhandling om högstadielevers kunskapsbildning om evolutionen framgår att eleverna tolkar undervisningens innehåll utifrån en teleologisk, och inte mekanisk, förklaringsmodell. Endast några få elever förstår evolutionen på ett kvalitativt nytt sätt och byter förklar-ingsmodell. Kan vi då säga att den förra gruppen inte lärt sig något? Under rubriken ”Ökade kunskaper om evolutionslära” skriver Pedersen:
Många elever ger i årskurs 9 en fylligare redovisning av vad de vet om vår planets tillkomst och om livets utveckling på jorden. I flera fall ger eleverna i uppsatsform förhållandevis imponerade beskrivningar av olika förändringar som inträffat under olika tidsperioder. (op.cit. s. 162, kursivering i original).
Pedersen menar att en del elever utökat sina faktakunskaper medan andra har fått en fördjupad förståelse och kan relatera nya begrepp till varandra. Men kunskapsutvecklingen består för majoriteten av eleverna av att de utökar eller fördjupar sin kunskap inom en redan existerande teoriram av teleologiska förk-laringar och byte av tankemodell sker ej.
4. Metod
Från mars till maj 2000 följde jag den obligatoriska ekologikursen som obser-vatör. Det innebar att jag spelade in och antecknade under föreläsningar, övningar och när teknologer arbetade med sammanfattningar av kapitel i läroboken. Efter avslutad kurs intervjuade jag sex teknologer från klassen i åldern 20 till 25 år. Intervjuerna varade mellan 50 minuter och en dryg timme. Frågor som ställdes gällde deras val till civilingenjörsutbildningen, varför de ville bli civilingenjörer, uppfattningar om första studieåret och om eko-logikursen och dess innehåll: vad de ansåg att de lärt sig, hur de relaterade den till yrket som civilingenjör samt hur de uppfattade orden ”miljö” respektive ”ekologi”. Utöver detta utgör också teknologernas examinationssvar en del av det empiriska materialet.
samt övrigt material, har analyserats utifrån ett intentionellt perspektiv (Halldén, 1982, 1988, 1999; Wistedt, 1994a,b; Booth, Wistedt, Halldén, Mar-tinsson & Marton, 2000). Genom att tillskriva människors handlingar och utta-landen innebörd och mening, betrakta dem som intentionella, kan vi tolka dem som uttryck för värderingar och uppfattningar.
Behavior gets its intentional character from being seen by the agent himself or by an outside observer in a wider perspective, from being set in a context of aims and cognitions. (von Wright 1971, s. 115)
Denna slags tolkning av vad människor gör är i en bemärkelse trivial efter-som vi dagligen tillskriver människor intentioner; om ser vi en man springa till bussen antar vi att hans syfte är att hinna med den. Om vi dessutom känner denne man så vet vi också att han springer till bussen i syfte att komma till sta-tionen och komma med ett tåg. Därmed har vi satt denna handling, att springa till bussen, inom ramen för ett långsiktigt mål. Halldén (1982,1988,2000) beskriver denna form av tolkning av vad elever i en undervisningssituation försöker göra eller åstadkomma i ett längre perspektiv som projekt. När vi anal-yserar en elevs tolkning och arbete med en uppgift kan vi beskriva den i form av problem som denne försöker lösa. Därmed kan problemet tolkas inom ramen för ett långsiktigare mål, ett projekt, som t ex att lyckas med tentamen, att klara av kursen eller nå examen på utbildningen. Teknologernas intervjusvar, tenta-menssvar och samtal på föreläsningar har analyserats intentionellt, med syftet att beskriva vilka projekt de försöker realisera och vilka problem de därmed försöker lösa. Jag har därmed försökt förstå teknologernas utsagor som rationella, givet mål som kan tillskrivas dem. Dessa kan vara att lyckas på ten-tamen och kursen, liksom med de övriga kurserna som ges parallellt. Problemet blir då att prioritera och få tiden att räcka. Men målen kan också vara mer känslomässiga eller abstrakta och ligga längre fram i tiden, som t ex att tillhöra och identifiera sig med yrkesgruppen ingenjörer eller vilja vara med och bidra till lösningar av miljöproblemen.
