Examensarbete för ämneslärarexamen
Grundnivå
Digitala verktyg inom kemiundervisning
En kvalitativ intervjustudie om gymnasielärares inställning
till digitalisering inom kemiundervisningen.
Författare: Cristina Karlsson Arias Handledare: Susanne Römsing Examinator: Stefan Larsson
Ämne/huvudområde: Pedagogiskt arbete Kurskod: GPG22K
Poäng: 15 hp
Examinationsdatum: 2020-01-23
Vid Högskolan Dalarna finns möjlighet att publicera examensarbetet i fulltext i DiVA. Publiceringen sker open access, vilket innebär att arbetet blir fritt tillgängligt att läsa och ladda ned på nätet. Därmed ökar spridningen och synligheten av examensarbetet.
Open access är på väg att bli norm för att sprida vetenskaplig information på nätet.
Högskolan Dalarna rekommenderar såväl forskare som studenter att publicera sina arbeten open access.
Jag/vi medger publicering i fulltext (fritt tillgänglig på nätet, open access):
Ja ☒ Nej ☐
2 Abstract:
Kemi anses vara ett abstrakt och svårt ämne att lära sig eftersom elever ofta upplever svårigheter med att analysera utifrån ett makroskopiskt och mikroskopiskt perspektiv. Olika studier visar positiva effekter på elevers inlärning vid användning av digitala verktyg eftersom det leder till att elever kan skapa en bättre förståelse för kemi. Skolverket (2019) påpekar även att elever ska utveckla sina färdigheter inom digitala verktyg i ämnet kemi. Detta examensarbete behandlar gymnasielärares inställning till användning av digitala verktyg samt på vilket sätt de använder digitala verktyg för att främja elevers lärande i kemi. Studien genomfördes genom fem kvalitativa intervjuer med gymnasielärare på två olika skolor i Sverige och resultatet visar att samtliga lärare använder någon typ av digitala verktyg i sin kemiundervisning. Vid intervjuerna framkom att fyra av de fem gymnasielärare inte har fått någon fortbildning inom digitala verktyg i kemi. Lärarna förklarade att detta är en anledning till att de är begränsade i användandet av varierade digitala verktyg i kemiundervisning på gymnasienivå.
Nyckelord:
Digitala verktyg, kemiundervisning, lärande, gymnasieskola.
3
Innehåll
Inledning ... 5 Syfte ... 6 Frågeställningar ... 6 Bakgrund ... 6 Centrala begrepp ... 6 Digital kompetens ... 6 Digitala verktyg ... 6 Datoriserad simulering ... 7 Läroplattform ... 7Digital kompetens i läroplanen för gymnasieskolan (Lgy11) och ämnesplanen för kemi . 7 Införande av digitala nationella prov ... 7
Tidigare forskning ... 8
Användning av generella digitala verktyg i skolans verksamhet ... 8
Kemiundervisning med hjälp av digitala verktyg ... 9
Pedagogiska möjligheter med digitala verktyg med fokus på kemi ... 9
Datoriserade simuleringar och animationer ... 10
Virtual Reality (VR) ... 10
Användning av digitala läromedel i kemi ... 10
Anpassning av generella digitala verktyg i kemiundervisning ... 11
Teori ... 11
Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) ... 12
Kritik mot TPACK ... 13
RAT ... 13 Metod ... 13 Urval ... 13 Kvalitativa intervjuer ... 14 Reliabilitet ... 15 Validitet ... 15
Objektivitet och generaliserbarhet ... 15
Genomförande ... 16
Presentation av intervjupersoner ... 16
Etiska principer ... 17
Analysmetod ... 18
4
Positiva effekter på elevers lärande med hjälp av digitala verktyg med fokus på kemi
... 19
Resultat ... 20
Vilka digitala verktyg använder lärare i kemiundervisningen? ... 20
Fortbildning om digitala verktyg i kemi ... 20
Digitala verktyg med fokus på kemi ... 21
Vilka utmaningar och möjligheter anser gymnasielärarna att de har genom användning av digitala verktyg i deras undervisning? ... 23
Positiva effekter på elevers lärande vid användning av generella digitala verktyg i kemi ... 23
Positiva effekter på elevers lärande vid användning av digitala verktyg med fokus på kemi ... 24
Negativa effekter på elevers lärande vid användning av generella digitala verktyg och digitala verktyg med fokus på kemi ... 25
Negativa effekter av digitala verktyg i kemiundervisning ... 25
Lärares inställning som en negativ effekt vid användning av digitala verktyg i kemi . 26 Diskussion ... 26
Metoddiskussion ... 26
Resultatdiskussion ... 27
Frågeställning 1: Digitala verktyg som används i kemiundervisning ... 27
TPACK kopplat till användning av digitala verktyg i kemiundervisning ... 28
Frågeställning 2: Utmaningar och möjligheter vid användning av digitala verktyg i kemi. ... 29
Varför använder lärare digitala verktyg i kemiundervisningen? ... 29
Effekter av digitala verktyg på elevernas lärande ... 29
Slutsatser ... 30
Förslag till fortsatt forskning ... 31
Referenslista ... 32 Bilagor:
Bilaga 1. Intervjufrågor Bilaga 2. Informationsbrev
5
Inledning
Idag finns ett komplext informationsflöde i samhället. Detta har lett till att användningen av digitala verktyg har ökat snabbt eftersom människor behöver olika digitala verktyg för att få tillgång till den mest aktuella informationen. För många är viktigt att skolan synliggör den digitala utvecklingen eftersom tillgången till all denna information kommer att leda till att eleven får rätt förutsättningar för sitt framtida yrkesliv. Dessutom belyser Skolverket att digitala verktyg bidrar till att elever får enorma möjligheter för att nå en likvärdig utbildning (Skolverket, 2017).
I Sverige har det startats en förändring inom skolan genom en nationell digitaliseringssatsning (Larsson & Löwstedt, 2010, s. 95). Inom den nationella digitaliseringsstrategin för skolväsendet finns det tre mål. Det första målet betonar att personal som arbetar med elever i alla delar av skolväsendet ska ha digital kompetens. Detta med syftet att eleverna får tillräckliga förutsättningar att utveckla sina kunskaper i digitala verktyg. Det andra målet handlar om att personal och elever ska ha tillgång till flera digitala verktyg vilka ska användas med ett pedagogiskt syfte i undervisning. Det sista målet är att det ska forska och uppfölja digitala verktygs effekter på elevernas lärande samt undervisning (Sveriges kommuner och Landsting, 2017). De tre målen ska ge svenska elever större möjlighet till en mer likvärdig utbildning. Angående digitala verktygs effekter skriver Larsson och Löwstedt (2010, s.100) att under införandet av digitala verktyg i skolan har studier konstaterat att det finns diverse synpunkter från lärare. Å ena sidan finns ett antal lärare som tycker att det behövs mer tid för att se digitala verktygs effekter på elevers lärande. Å andra sidan finns ett antal lärare som tycker att digitala verktyg leder till en mer individualiserad undervisning (Larsson & Löwstedt, 2010, s. 100).
Angående digitalisering i kemi har resultat av olika studier visat att när lärare använder sig av dynamiska visualiseringar (dynamic visualisations), datorstödda simuleringar eller molekylära modeller påverkas elevernas lärande på ett positivt sätt (Dori et al., 2013, s. 215 och 217). Olika studier har visat att digitala verktyg har ökat elevernas intresse för att lära sig kemi (Dori et al., 2013, s. 215 & 217). Men forskningar har också visat att lärare upplever svårigheter vid användning av digitala verktyg. Dessa verktyg ger ibland bra resultat men ibland kan det vara svårt att observera relevanta effekter på elevernas inlärning. Detta kan skapa ovisshet hos vissa undervisande lärare. I den här kontexten är det viktigt att lärare lär av varandra för att fortsätta förändra skolan med hjälp av digitala verktyg (Larsson & Löwstedt, 2010, s. 109). Detta kan ske med direkt kommunikation mellan lärare eller genom att granska och redovisa mer information av olika studier inom digitala verktygs effekter på lärande. Därför är det är viktigt att utföra studier som följer upp lärares syn på digitala verktyg eftersom detta ger oss mer information på hur digitaliseringsstrategin fungerar i skolans verksamhet i nuvarande tid.
6
Syfte
Syftet med denna studie är att beskriva och analysera lärares erfarenhet när de använder och integrerar digitala verktyg i kemiundervisning.
Frågeställningar
• Vilka digitala verktyg beskriver gymnasielärare att de använder i kemiundervisningen?
• Vilka utmaningar och möjligheter anser gymnasielärare att de har genom användning av digitala verktyg i sin undervisning?
Bakgrund
I det här avsnittet redovisas centrala begrepp inom digitalisering. Vidare presenteras olika studier kring digitala verktyg som används i kemiundervisning samt digitala verktygs effekter på elevers inlärning.
Centrala begrepp
I läro- och ämnesplanerna används generella begrepp inom digitalisering. Detta med syftet att läsare ska förstå texter på ett bättre sätt och för att information ska bli mer hållbar över tid. I skolans vardag används ibland specifika begrepp som ofta har en tydlig koppling till digitala verktyg men dessa begrepp finns inte i läro- och ämnesplanerna. Nedan beskrivs några specifika begrepp som används inom undervisning och forskning men som inte beskrivs i läro- och ämnesplanerna.
Digital kompetens
Skolverket definierar digital kompetens som ett koncept vilket konstant utvecklas i takt med samhället eftersom tekniken och olika webbtjänster förändras ständigt över tid (Skolverket, 2017, s.7). Digital kompentens omfattar goda kunskaper inom informationssamhällets teknik. I den här kontexten är det viktigt att förstå på vilket sätt lärare ska använda tekniken för att främja kritiskt tänkande, kreativitet och innovation (Skolverket, 2017, s.7–8). Digitala verktyg
Digitala verktyg används inom digitalisering. Skollagen och läroplanen påpekar att det är svårt att definiera digitala verktyg eftersom begreppet förändras i hög takt över tiden. I dagsläget definierar Skolverket begreppet på följande sätt: Digitala verktyg är olika typer av redskap, utrustning, system, programvara eller internetbaserad tjänst vilka används med syftet att underlätta och förstärka lärande (Skolverket, 2017, s.8).
7 Datoriserad simulering
En datoriserad simulering är en representation av ett system med hjälp av dator. Syftet med datasimuleringen är att studera system som ofta är komplexa, dyrbara eller för farliga att utföra (Nationalencyklopedin, 2019). Detta betyder att eleven med hjälp av datasimuleringar kan utveckla förståelse för begrepp samt olika processer vid ett fenomen. Datasimuleringar som digitala verktyg ger läraren tillgång att använda nya metoder och möjlighet att variera sitt arbetssätt i undervisningen (Skolverket, 2017, s.10).
Läroplattform
En läroplattform är en webbtjänst som innehåller ett antal verktyg. Exempelvis diskussionsforum, chatt, e-post, nyhetsmeddelanden och publikationer av olika dokument som tillhör utbildningen. Dessa verktyg underlättar kommunikation mellan elever och lärare samt att eleverna även kan få mer information angående ett visst arbetsområde på ett kontinuerligt sätt (Bourne, 1998).
Digital kompetens i läroplanen för gymnasieskolan (Lgy11) och ämnesplanen för kemi
Under 2017 tog den svenska regeringen beslut om att förstärka och tydliggöra skolans uppdrag angående digitalisering i skolan. Därför har läroplaner, kursplaner samt ämnesplaner reviderats. Detta har skett med syftet att stärka elevens digitala kompetens. I kapitel 1 i gymnasiets läroplan (Skolverket, 2017) står det följande:
Alla elever ska ges möjlighet att utveckla sin förmåga att använda digital teknik. De ska också̊ ges möjlighet att utveckla ett kritiskt och ansvarsfullt förhållningssätt till digital teknik, för att kunna se möjligheter och förstå risker samt för att kunna värdera information (Lgy11, s.3)
Lärare ska använda digitala verktyg i undervisning. Detta med syftet att främja elevens kunskaper och för att eleven ska jobba mer självständigt (Lgy11, s.7). Angående digitalisering i ämnesplanen för kemi står det att eleven ska få möjlighet att: ”Använda datorstödd utrustning för insamling, simulering, beräkning, bearbetning och presentation av data ” (Skolverket, 2018).
Införande av digitala nationella prov
Skolverket har informerat att inför år 2022 behöver alla skolor ha tillgång till teknik samt goda kunskaper inom digital kompetens för att kunna genomföra digitala nationella prov. Införandet av digitala nationella prov kommer att ske successivt, vilket betyder att det blir vissa ämnen där eleverna skriver uppsatser som kommer att bli först med att genomföra proven digitalt. Därefter kommer det att finnas en testperiod för att lösa tekniska problem. Vidare ska Skolverket arbeta för att leverera prov i digitalt format inom alla ämnen (Skolverket, 2019).
8
Tidigare forskning
Användning av generella digitala verktyg i skolans verksamhet
Det mesta i vårt moderna samhälle idag styrs av någon form av teknologi och användningen av informations- och kommunikationsteknik har en stor inverkan på utbildningsmiljön. Ianoş och Oproiu skriver i sin teoretiska studie om digitala verktyg som lärare använder i kemiundervisning att det inom utbildningsmiljön är viktigt att skapa effektiva och enkla sätt att lära ut ett visst ämne (Ianoş & Oproiu, 2018, s. 57). Frailich, Kesner och Hofstein påpekar även att nästan alla professionella områden kräver att anställda använder digitala verktyg för att utföra arbetsuppgifter på ett bra sätt (Frailich et al., 2008, s.290). Detta betyder att digitala färdigheter är avgörande inom utbildning för elevernas yrkesmässiga framgångar (Ianoş & Oproiu, 2018, s. 55). Idag använder eleverna dagligen olika tekniska enheter med syftet att de ska prestera på ett bättre sätt i skolan. Därför ska lärare anpassa sin arbetsform i enlighet med dessa omständigheter (Ianoş & Oproiu, 2018, s. 57). Några exempel på digitala verktyg som lärare använder i undervisning är: Pedagogiska spel vilket lärare använder med syftet att eleverna kan göra sina läxor och kan lära sig nya begrepp med hjälp av spel. Ett annat exempel är filmer (video tutorials) som brukar innehålla stödmaterial eller instruktioner för att utföra en viss uppgift. Ett exempel till är pedagogiska läroplattformar vilka innehåller lektioner, bilder, videofilmer och tester. Den här informationen är tillgänglig för eleven hela tiden (Ianoş & Oproiu, 2018, s. 59).
En del av arbetsform som några lärare använder är det flippade klassrummet. Att arbeta med det som kallas för det flippade klassrummet innebär att elever kan ta del av undervisning med hjälp av olika digitala verktyg. Detta kan ske under och utanför den bestämda lektionstiden. Johnson Graham Brent förklarar i sin studie Student perceptions of the Flipped Classroom att ett problem som eleverna upplever vid traditionell undervisning är att de har svårt att hålla fokus under långa lektioner (Johnson, 2013, s.15). Studiens resultat visade att det här problemet kunde lösa sig med hjälp av det flippade klassrummet. Lärarna som undervisade matematik förberedde korta videoföreläsningar och med hjälp av filmerna förkortade lärarna de långa undervisningstiderna (60 minuter). På videoföreläsningarna fanns den centrala informationen som eleverna behövde. Dessutom fick eleverna bestämma den tiden som de skulle titta på föreläsningarna. Detta gav eleverna möjlighet att ta ansvar till sina egna studier (Lgy11, s.2). Lärarna fick även en positiv respons eftersom eleverna var mer engagerade och aktiva under ordinarie lektionerna (Johnson, 2013, s.16–17). Om det flippade klassrummets positiva effekter skriver Patricia Diaz i boken Interaktiva medier och lärandemiljöer att de digitala verktygen ger möjlighet till eleverna att vara mer aktiva samt produktiva inför varje lektion. Detta beror på att eleverna kan förbereda sig i förväg genom att ta hjälp av den tillgängliga informationen som finns på olika internetbaserande tjänster (Diaz, 2014, s.127–128). Vid användning av flippade klassrummet kan eleverna uppleva att de får mer undervisningstid samt de kan också bli motiverade att ställa frågor, diskutera och analysera olika information vilket är viktigt för lärande (Diaz, 2014, s.127–128).
Ytterligare ett annat digitalt verktyg som används i undervisning är interaktiv whiteboard-teknik (en dator som är kopplad till en projektor). Det här digitala verktyget har blivit betydande i undervisningen de senaste åren. Dori, Rodrigues och Schanze skriver i boken How to promote chemistry learning through the use of ICT att interaktiv whiteboard
9
påverkar lärandet på ett positivt sätt genom att öka interaktiviteten mellan elever och lärare. Interaktiva whiteboards ger möjlighet att förbättra presentationer av visuellt material (Dori et al., 2013, s. 221). Exempelvis kan lärare med hjälp av interaktiv whiteboard använda sig av Power-Point eller Prezi (båda är ett exempel på program för att redovisa information i form av bilder) för att genomföra lektioner.
Ett annat tydligt exempel på hur undervisning har förändrats med hjälp av digitala verktyg är vid rättning av elevuppgifter. Om detta skriver Grönlund i sin studie Att förändra skolan med teknik: bortom ”en dator per elev” att tidigare fick eleverna betyg och några kommentarer skrivna på papper. Idag visar studier att eleverna får mer återkoppling elektroniskt samt att lärare ger eleverna möjlighet att bearbeta uppgifter för att sedan få en ny bedömning (Grönlund, 2014, s. 82). Detta är möjligt eftersom lärare med hjälp av dator kan klippa och klistra återkopplingar och på så sätt automatiseras den här processen. Tidigare var det inte möjlig att göra detta i stor skala (Grönlund, 2014, s. 82).
Användning av digitala verktyg i undervisning har även visat någon negativ effekt på elevernas lärande. I en enkätstudie med 220 universitetsstudenter undersökte Gök, Tolga (2017, s.173) positiva och negativa effekter vid användning av digitala verktyg. Studiens resultat visar att när eleverna använder digitala verktyg påverkas elevernas lärande ibland negativ. Detta beror på att de flesta eleverna kan tillbringa mer tid på sociala medier (facebook, twitter, youtube, etc.) än på sina egna studier (Gök, 2017, s.173).
Kemiundervisning med hjälp av digitala verktyg
Pedagogiska möjligheter med digitala verktyg med fokus på kemi
Vid användning av digitala verktyg är det viktigt att förstå vilken betydelse digitala verktyg har i kemiundervisningen eftersom eleverna ofta upplever svårigheter att nå en djup förståelse för visualiseringar av kemiska processer, fenomen och modeller. Eleverna kan uppleva inlärningssvårigheter när de behöver förstå teoretiska begrepp i kemi (Ianoş & Oproiu, 2018, s. 56). Detta beror på att eleverna måste analysera utifrån ett makroskopiskt och mikroskopiskt perspektiv. Den här situationen kräver att lärare använder lämpliga undervisningsstrategier (Ianoş & Oproiu, 2018, s. 56). Framför allt bör lärare använda främjande strategier som ger eleverna större möjlighet att skapa kopplingar mellan teori och praktik.
I sin experimentella studie visar Frailich, Kesner och Hofstein att en webbaserad undervisning har fördelar för att stärka lärande. Under studien skapade Frailich et al. en webbplats för att undervisa gymnasielever om materia och kemisk bindning. På webbplatsen hade eleverna möjlighet att arbeta med datorbaserade modeller, animationer, tredimensionella bilder och videoklipp (Frailich et al., 2008, s.292). Studiens resultat visade att en webbaserad undervisning där integrerade lärarna visualiseringsverktyg (animationer, datorbaserade modeller, bilder, etc.) ledde till att gymnasielever fick en bättre förståelse om materia och kemisk bindning (Frailich et al., 2008, s.292). Vidare påpekar Frailich et al. att en webbaserad undervisning leder till att öka elevers motivation och den underlättar elevernas förståelse för abstrakta kunskaper i kemi (Frailich et al., 2008, s.290). Resultatet kan analyseras med hjälp av den dubbelkodande kognitiva teorin. Teorin beskriver att när muntliga förklaringar och bilder presenteras tillsammans analyserar eleverna orden och visuellt material i sitt minne på samma gång. Detta betyder att kombinationen av visuell
10
och textuell information är avgörande och meningsfullt för inlärning (Dori et al., 2013, s. 215–216).
Datoriserade simuleringar och animationer
Inom kemi- och fysikutbildning är de vanligaste digitala verktygen följande: visualiseringar såsom datoriserade simuleringar eller datoriserad molekylmodellering (CMM) (Dori et al., 2013, s. 214). Enligt Frailich kan digitala verktyg leda till att lärare styr inlärnings- och undervisningsprocessen på ett effektivt sätt eftersom det finns vissa digitala verktyg som till exempel, modeller, animationer och datoriserade simuleringar som underlättar lärandet (Frailich et al., 2008, s.290). Dessa digitala verktyg kan hjälpa eleverna att förstå dynamiska begrepp i kemi. Exempelvis på dynamiska begrepp är: jämvikt, elektrokemi, kemiska lösningar och kemisk bindning (Frailich et al., 2008, s.290). Lärare kan även med hjälp av simuleringar genomföra kemiska experiment som annars skulle vara svårt eller farligt att utföras i undervisningen (Grönlund, 2014, s. 81, Ianoş & Oproiu, 2018, s. 58). Vid användning av simulering kan lärare tillåta eleverna att ställa in olika variabler. Detta med syftet att stimulera elevens nyfikenhet och tänkande. Genom att använda konkreta simuleringar kan eleven öva nya situationer, pröva olika lösningar och reflektera med hjälp av kemiska begrepp (Ianoş & Oproiu, 2018, s. 58).
Virtual Reality (VR)
I den experimentella studien om användning av Virtual Reality som en undervisning strategi för att undervisa molekylers rörelse i kemi. Bernholt et al. beskrev effekter på elevernas lärande vid användning av Virtual Reality (VR) glasögon. Användningen av VR-glasögon hjälper eleverna att utveckla sitt resonemang inom organisk kemi eftersom eleverna kan arbeta med representation av molekyler i tre dimensioner (3D). Att visualisera i tre dimensioner är en kognitiv färdighet som har visat en positiv effekt på elevernas lärande. När eleverna använder VR-glasögon får de möjlighet att se rotation av olika molekyler (Bernholt et al. 2019, s. 555). Representationen av molekyler i 3D underlättar för eleverna att använda och utveckla sitt spatiala (rumsliga) tänkande och detta i sin tur leder till att eleverna förstå olika fenomen och behärska olika begrepp i organisk kemi (Bernholt et al. 2019, s. 555). Eleverna uttryckte att VR-glasögon var ett värdefullt verktyg för att studera atomer, molekyler och mekanismer i 3D. De flesta studenter hade inga praktiska problem vid användning av VR-glasögonen men ett fåtal elever upplevde några negativa effekter. Dessa elever beskrev att de blev yra och illamående (Bernholt et al. 2019, s. 557). Användning av digitala läromedel i kemi
Bilder i läroböcker som exemplifiera olika modeller och fenomen kan förmodligen analyseras på universitetsnivå utan några svårigheter (Bernholt et al. 2019, s. 554). Däremot är det svårare för elever som inte är vana att tänka som kemister att tolka och förklara dessa modeller och fenomen ur ett kemiskt perspektiv. Exempelvis kan det vara svårt för gymnasielever att förstå hur elektroner rör sig i en fast elektrod eller vad som händer när två grundämnen reagerar med varandra och leder till en ny kemisk förening (Bernholt et al. 2019, s. 554). Lindeberg analyserar i sin studie digitala läromedel i kemi? olika digitala läromedel som lärarna använder på grundskolan i kemi. Lindeberg visar i sin studie att det finns digitala läromedel som innehåller animationer av olika modeller och fenomen (Lindberg, 2017, s. 10 & 28). Ett exempel av dessa läromedel är e-böcker och interaktiva övningsuppgifter. Dessa läromedel används ibland som ett hjälpmedel för att underlätta
11
undervisning. Dessutom kan digitala läromedel fungera i naturvetenskap ämnen som ett bra stöd för lärare eftersom de erbjuder en stor variation av uppgifter med olika svårighetsgrad (Lindberg, 2017, s. 10 & 28).
Anpassning av generella digitala verktyg i kemiundervisning
Kemilärare kan integrera pedagogiska spel (Quizlet, Sockrative, Kahoot, etc.) med syftet att öva kemiska begrepp (Ianoş & Oproiu, 2018, s. 60). Lärare kan också skapa tankekartor med hjälp att olika webtjänster som exempelvis Lucidchart, Simple mind + mindmapping, etc. för att sammanfatta ett visst innehåll eller för att eleverna ska förstå de logiska sambanden mellan vissa kemiska begrepp (Ianoş & Oproiu, 2018, s. 60). Angående tankekartor har forskning visat att tanke- och begreppskartor är ett användbart verktyg som visar elevernas befintliga uppfattningar och idéer på ett enkelt sätt. Det finns många exempel på hur lärare kan använda tanke- och begreppskartor i kemiundervisning för ett meningsfullt lärande. Till exempel när lärare vill förklara något om atomer, bindning, elektroner eller lösningar (Eilks et al., 2013, s. 197).
Olika internetbaserade tjänster har blivit viktiga för att integrera en del av den vetenskapliga processen eftersom eleverna får tillgång till olika typer av data eller information genom internetbaserade tjänster (Dori et al., 2013, s. 226). Med tanke på den stora mängd kemifakta som finns tillgänglig på Internet, bör lärare resonera med eleverna hur de kan anpassa och tillämpa information i kemi. Kemilärare måste se att eleverna kan använda källor som de hittar på internetbaserade tjänster på ett meningsfullt sätt dvs. för att uppmuntra elever att lära sig kemi (Dori et al., 2013, s. 226).
Avslutningsvis skriver Ianoş & Oproiu att digitala verktyg leder till att elever skapar kopplingar mellan makroskopiska, submikroskopiska och symboliska dimensionerna i kemi (Ianoş & Oproiu, 2018, s. 57). Enligt författarna kan införande av olika digitala verktyg i undervisning fungera som hjälpmedel för att öka elevenars förståelse, motivation och intresse att lära sig kemi. Detta beror på att lärare kan ge tydliga bilder av vissa fenomen och processer (Ianoş & Oproiu, 2018, s. 57, Dori et al., 2013, s. 220). Därför bör lärarutbildning bygga upp blivande lärares kompetenser vad gäller användning av digitala verktyg för att hjälpa kemilärare att identifiera och integrera dem i undervisningen (Dori et al., 2013, s. 214). Frailich påpekar även att det är viktigt att lärare har specifika kompetenser inom tekniken eftersom med dessa kunskaper kan lärare anpassa olika digitala verktyg i sin undervisning (Frailich et al., 2008, s.290). Detta är viktigt eftersom digitala verktyg erbjuder eleverna att vara mer aktiva i undervisningen. Med hjälp av digitala verktyg kan eleverna delta i diskussioner samt att eleverna kan göra kritiska analyser av data. Digitala verktyg uppmuntrar också eleverna att dela med sina idéer och resultat inom ett visst arbetsområde med andra (Dori et al., 2013, s. 214). Digitala verktyg kan leda till att eleverna kan engagera sig och förstå bättre olika fenomen samt begrepp i kemi (Bernholt et al. 2019, s. 554).
Teori
Införande av digitala verktyg i skolan har inneburit att lärare och eleverna ställts inför nya utmaningar. Utmaningarna är både av pedagogisk och teknisk karaktär. Detta har lett till att lärare och eleverna har varit tvungna att förändra sitt arbetssätt (Tallvid, 2015, s.21). Det finns olika teorier som stödjer användningen av digitala verktyg i undervisningen. I det här
12
avsnitten görs en kort beskrivning av dessa teorier vilka är Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) och replacement, amplification och transformation (RAT). Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK)
TPACK är en teori som beskriver vilka kompentenser lärare behöver i en digitaliserad undervisning (Tallvid, 2015, s. 49). Teorin utvecklades under 2000-talet av Mishra och Kohler (Koehler & Mishra, 2005, s. 149). Mishra och Kohler ansåg att Pedagogical Content Knowledge (PCK) kunde förbättras med hjälp av teknologi. De hävdade att teknisk kunskap, pedagogisk kunskap och ämneskunskap var kompentenser som ledde till att lärare skulle undervisa på ett mer effektivt sätt (Ollin, 2019, s. 38). I figur 1 symboliseras varje kompetens i en cirkel. Dessa cirklar som överlappar varandra visar hur lärarens kompetenser samverkar och på vilket sätt lärare får information om strukturering av undervisning för att nå en positiv effekt på lärandet.
Figur 1: Technological Pedagogical Content Knowledge Reproduced (TPACK organisation, 2012).
Koehler och Mishra förklarar att undervisning är en komplex interaktion mellan ämnesinnehåll, pedagogik och teknik (Ollin, 2019, s. 38). En lärare som använder sig av TPACK kan analysera hur de digitala verktygen används för att förstärka lärande. Genom att använda TPACK leder till att lärare reflekterar kring hur eleverna kan ha en god undervisning med hjälp av teknik. Varje undervisningssituation är annorlunda och hur tekniken ska integreras måste utgå från varje lärare, ämne och elevgrupp (Ollin, 2019, s. 38).
Forskning som kopplas till TPACK brukas dela i tre olika kategorier. Tallvid beskriver de på följande sätt:
13
I den första kategorin av artiklarna finns försök att utforma olika instrument, företrädesvis enkäter, som utvecklats för att mäta lärares TPACK. Den andra typen av studier om TPACK studerar effekterna av och utformningen av lärares fortbildning. Den tredje kategorin av forskning kring TPACK innehåller kritik av TPACK och i flera fall försök att utveckla teorierna baserat på ramverket (Tallvid, 2015, s. 49).
Kritik mot TPACK
TPACK har några delar som kritiseras. En synpunkt är att definition av teknologi förändras genom tiden och detta gör att begrepp av teknologi är otydlig (Tallvid, 2015, s. 67). En annan kritik är att de sju kuskapsdomänerna (PK, CK, PCK, TPK, TK, TCK och TPACK) är så detaljerade att de är svåra att skilja i praktiken (Tallvid, 2015, s. 67). Till exempel, kan det vara svårt att skilja mellan teknisk kunskap (TK) och tekniskt innehåll (TCK). Att särskilja mellan TK och TCK är komplicerat eftersom lärare inte kan precisera när kunskap blir tillräckligt innehållspecifik att den ska ingå i TCK (Tallvid, 2015, s. 67). Trots denna kritik skriver Tallvid att TPACK är ett av de teoretiska ramverk som beskriver samspelet mellan människa, teknologi, pedagogik och ämnesinnehåll. TPACK kan även användas för att lärare ska förstå hur de använder teknologin i undervisning (Tallvid, 2015, s. 68).
RAT
RAT är ett teoretiskt ramverk som används för teknikintegration i undervisning. RAT är en förkortning av replacement, amplification och transformation (ersättning, förstärkning och omvandling) (Hughes & Ko 2017, s.45). Det här teoretiska ramverket är utvecklat av Joan E. Hughes (ibid) och beskriver hur teknologi används för att uppmuntra elevernas inlärning. Hughes beskriver ersättning, förstärkning, omvandling som begrepp på följande sätt:
Ersättning (replacement) betyder att lärare använder digitala verktyg såsom datorer, surfplattor och mobiler som medel för att nå kunskapsmål i undervisning. Förstärkning (amplification) är när lärare använder digitala verktyg för att öka effektivitet och produktivitet i undervisning. Omvandling betyder att lärare skapar ett nytt pedagogiskt sätt som leder till att eleverna når djupa kunskaper i ett visst ämne. Inom omvandling presenteras lärande och innehåll på ett annat sätt än tidigare (Hughes & Ko 2017, s.46).
Metod
Genomförandet av samhällsvetenskaplig forskning kan ske genom kvalitativa och kvantitativa forskningsstrategier eller en kombination av båda strategierna. Kvalitativ forskningsstrategi är induktiv, vilket betyder att forskare drar slutsatser genom observationer och genom att analysera samt beskriva ett fenomen (Bryman, 2012, s. 28, Henricson,2018, s.30). Analysen av resultat och observationer leder till att generera teorier (Bryman, 2012, s. 29). Däremot är kvantitativ forskningsstrategin mer deduktiv och detta betyder att studien utgår från grounded theory (teoribildning på empirisk grund) för att forskare kan koppla resultat och observationer till teorier (Bryman, 2012, s. 28).
Urval
Metoden är en viktig del av forskningsprocessen. Detta beror på att metoden leder till att forskare närmar sig det ämne som han eller hon vill undersöka på ett vetenskapligt sätt. Metoden är det som påverkar och styr hela studien (Henricson, 2017, s.33).
14
Kvalitativa forskningar har ofta brist på klarhet eller transparens inom urval (Bryman, 2012, s.433). Bryman menar att med klarhet eller transparent i en rapport av kvalitativa studier är det ibland svårt att veta hur informanter valdes ut och hur många intervjuer som genomfördes Bryman, 2012, s.433). Detta beror på att i kvalitativ forskning finns det ofta färre informanter jämfört med kvantitativa forskningar (Henricson, 2017, s.115). I kvalitativ forskning är det viktigare att analysera personens olika erfarenheter eftersom detta ger relevanta
beskrivningar för att förklara ett fenomen (Henricson, 2017, s.115). Urvalsmetoder som används mest i kvalitativa forskningar är (Bryman, 2012, s.434):
• Bekvämlighetsurval: Den här urvalsmetoden är påverkad av olika faktorer som exempelvis, tillgänglighet till deltagare eller restriktioner som några organisationer har för att utföra en viss undersökning.
• Snöbollsurval: Där tar deltagare kontakt med andra informanter. Detta är med syftet att få tillämpliga deltagare och samtidigt för att säkerställa representativitet.
• Slumpmässigt urval: Den här urvalsmetoden säkerställer olika deltagare som har gemensamma specifika egenskaper och utifrån den här populationen väljs ut en mindre grupp för att utföra semistrukturerade intervjuer.
• Målinriktat urval: Den här urvalsmetoden rekommenderas vid intervjuer eftersom den tekniken har som syftet att skapa kongruens mellan forskningsfrågor och urval. För den här studien har informanter inte valts på ett slumpmässigt sätt eftersom studiens fokus är att få relevant information om digitala verktyg som använts i undervisning och dess effekter på elevers lärande. Under studien användes ett målinriktat urval för att välja informanter som undervisar i kemi på gymnasiet. Att gå utifrån ett målinriktat urval var med syftet att välja informanter som skulle vara relevanta för att besvara undersökningens frågeställningar (Bryman, 2012, s.434).
Kvalitativa intervjuer
Kvalitativa metoden har även som syftet att ange på vilket sätt forskare samlar in material för att utföra studien (Ejvegård, 2009, s.33). Insamlingen av material kan ske på följande sätt: genom intervjuer, enkäter, innehållsanalys och experiment (Ejvegård, 2009, s.33). Enkät och intervjuer används när forskare analyserar åsikter, synsätt, uppfattningar hos en viss population. Enligt Ejvegård sker intervjuer genom en muntlig kommunikation men däremot utförts enkäter på ett skriftligt sätt (Ejvegård, 2009, s.49). Under intervjuer kan ställas frågor till en deltagare i taget eller i gruppintervju. Gruppintervjuer sker inte alltid eftersom det kan vara svårt att samla in data när många deltagare pratar samtidig (Bryman, 2012, s.449). När intervjuer genomförts kan det ta mycket tid. Därför är det viktigt att forskare är noggrann när han eller hon utformar intervjufrågor och väljer deltagare. Detta med syftet att forskare inte ska behöva intervjua personer igen på grund av att han eller hon inte har fått tillräcklig information som kan användas för att svara på frågeställningar (Ejvegård, 2009, s.51). Dessutom är en intervjustudie lämpligt att genomföra när det inte finns tillräckliga information om hur olika situationer eller ett fenomen uppfattas (Henricson, 2017, s.146). Därför har intervjustudie valts som metod för den här undersökningen eftersom det inte finns många studier om gymnasielärares uppfattning om digitalisering inom kemiundervisningen.
15
De viktigaste intervjuernas former är: strukturerad intervju, semistrukturerad intervju, ostrukturerad eller kvalitativ intervju, intensivintervju, djupintervju, fokuserad intervju, gruppintervju och intervju som rör den personliga levnadshistorien (Bryman, 2012, s. 206). Vid semistrukturerade intervjuer utformar forskare ett frågeschema men frågornas ordning varierar. Detta betyder att intervjuaren har möjlighet att ställa andra frågor som inte finns på intervjuguiden med som kan uppfattas att vara relevanta för studien (Bryman, 2012, s. 206 och 654). I studien användes en semistrukturerad intervju (se bilaga 1) eftersom med hjälp av frågeschemat fanns det möjlighet att få fullständiga svar samt att tydliggöra saker som deltagare kunde missuppfatta. I den här studien hade deltagare även möjlighet att ställa frågor och det gav större öppenhet till deltagare att utrycka sina synpunkter (Ejvegård, 2009, s.63).
Reliabilitet
Bryman skriver om extern och intern reliabilitet inom kvalitativa undersökningar. Extern reliabilitet innebär att en studie kan upprepas. Inom kvalitativa forskningar är det svårt att upprepa en studie på grund av den dynamiska sociala miljön. Därför är det viktigt att forskare använder tidigare studier inom ämne som han eller hon vill studera (Bryman, 2012, s.352). I den här undersökningen analyserades studier som beskriver hur lärare använder digitala verktyg i kemiundervisning. Intern reliabilitet handlar om att forskare granskar och kommer överens om dataanalys med forskarlag (Bryman, 2012, s.352). I den här studien är informationen som presenteras och analyseras granskad av en expert inom ämnesområdet.
För att erhålla en acceptabel reliabilitet genomfördes en semistrukturerad intervju (se bifoga 1). I semistrukturerade intervjuerna formulerades frågor som användes som en intervjuguide (Bryman, 2012, s.352). Dessa frågor kan andra forskare eventuellt använda för att genomföra studien igen.
Validitet
När det gäller validitet är viktigt att forskare mäter det som hon eller han har planerat att mäta. Detta betyder att vald metod ska vara konsekvent med variabler som mäts i studien (Ejvegård, 2009, s.80). Bryman skriver att validitet är hög när forskare har en långvarig delaktighet i projektet (Bryman, 2012, s.352), men under den här undersökningen har inte tagits kontakt med respondenter innan intervjuerna och gjordes inte heller någon typ av observationer. Detta kan påverka extern reliabilitet för undersökningen på ett negativt sätt eftersom det blir svårare att ha en hög grad av kongruens mellan teori och observationer när forskare inte har varit delaktig eller observerat under lång tid. Dessutom kritiseras extern validitet inom kvalitativ forskning på grund av det begränsade urvalet som forskare brukar ha i sådana studier (Bryman, 2012, s.352).
Objektivitet och generaliserbarhet
Vid objektivitet är viktigt att skilja mellan två synsätt. Ett av dessa synsätt kallas för objektivism och det andra kallas för konstruktionism. Objektivism betyder att sociala företeelser och kategorier inte beror på aktörerna. Det här synsättet kopplas till kvantitativa studier. Däremot kopplas konstruktionism till kvalitativa forskningar eftersom forskares beskrivningar är en förståelse för den sociala verkligheten (Bryman, 2012, s.37). Enligt Bryman beskriver ”att kvalitativ forskning är inriktad på generering av teorier och inte för
16
att pröva teorier (Bryman, 2012, s.41)”. Den kvalitativa undersökningen strävar efter en förståelse av uppförande, värderingar och synpunkter (Bryman, 2012, s.372). Under studien deltog bara fem informanter. Detta betyder att resultaten inte kan generaliseras eftersom studien har få informanter och samtliga informanter anses inte representativa för en population (Bryman, 2012, s.372). Därför generaliseras resultat från studien till teorier och inte till population (Bryman, 2012, s.369). Detta beror på att kvalitativa studier lägger vikt på ord och inte på kvantifiering av data (Bryman, 2012, s.40).
Genomförande
För att genomföra en intervju behövs kunskap om det som ska undersökas. Detta är med syftet att intervjuare kan utveckla frågor vid behov (Henricson, 2017, s.147). Innan denna studie genomfördes analyserades olika studier som beskriver på vilket sätt digitala verktyg används vid kemiundervisning. Dessutom analyserades också information som Skolverket och läroplan lyfter angående digitala verktyg. Därefter formulerades frågor för att kunna genomföra en semistrukturerad intervju.
För att genomföra studien togs kontakt med diverse lärare som undervisar i kemi på gymnasieskolor via e-post. Kontaktinformationen togs från olika skolors hemsidor. Fem deltagare tackade ja till att delta i studien. Innan intervjun fick deltagarna ett informationsbrev (se bilaga 1) via e-post och platsen för intervjun valdes i samråd med informanterna. Fyra intervjuer genomfördes på deltagarens arbetsplats på två olika skolor och en intervju i deltagarens hem. Här är det viktigt att poängtera att en av intervjuerna genomfördes parvis och resterande intervjuer var med enskilda lärare.
Under intervjun fick lärarna också muntlig information angående röstinspelning, hantering av känslig information och möjligheten att avbryta deltagandet. När deltagarna uttryckte sitt samtycke muntligt (Henricson, 2017, s.150) och gav sitt godkännande för röstinspelning genomfördes intervjun. Innan intervjun avslutades fick deltagarna utrymme till att tillägga något (Henricson, 2017, s.152).
Deltagarnas röst spelades in med hjälp av en Ipad (Henricson, 2017, s.150). Efter intervjun transkriberades informationen med hjälp av röstinspelningarna. Röstinspelningarna lagrades så att utomstående inte kunde identifiera enskilda personer. Detta gjordes genom att låsa in materialet (Vetenskapsrådet, 2002, s. 14). Det insamlade materialet makulerades efter att studien godkändes.
Presentation av intervjupersoner
I den här studien intervjuades fem lärare som undervisar eller har undervisat kemi på gymnasienivå. Fyra lärare som intervjuades undervisar kemi på gymnasienivå och en lärare undervisade kemi på gymnasienivå fram till 2018. Fyra deltagare är legitimerade lärare i kemi och en av dem är legitimerad i matematik och naturvetenskap på gymnasienivå. På grund av etiska principer avkodades lärarnas namn och ersattes namnen med beteckningen L1-L5. Informanter L1, L2 och L5 är från samma kommun och arbetar på samma skola. Informanter L3 och L4 arbetar på samma skola och skolan ligger i en annan kommun än informanter L1, L2 och L5. Skolornas och kommunernas namn kommer inte att nämnas för att följa anonymitetsprincipen.
17
Lärare L1 arbetar i en kommunal skola. Skolan ligger i en liten stad i Mellansverige. Läraren har utbildat sig till ämneslärare i kemi och biologi på gymnasienivå. Hen har 36 år erfarenhet som verksam lärare. Under 11 år undervisade läraren NO på högstadiet och 25 år har läraren undervisat kemi, bioteknik, biologi och naturvetenskap på gymnasiet. Intervjun ägde rum på skolan den 25 november 2019. Tid cirka 27 minuter.
Informant L2
Lärare L2 har arbetat i samma kommunala skola som L1. Läraren har utbildat sig till ämneslärare i kemi och hen är också doktor i organisk syntes. Idag läser läraren biologiprogram på universitet. Läraren har arbetat som kemist inom industri och forskat med inriktning i marknadsföretag samt marknadsutveckling. L2 har 25 år erfarenhet som lärare. Hen har varit aktivt i undervisning fram till 2018. Läraren har undervisat under tre år på grundskolan, sen har hen undervisat kemi på vuxengymnasium från 1993–1995. Efter 1995 fram till 2018 har läraren undervisat matematik, naturkunskap och kemi på gymnasienivå. Intervjun ägde rum i informantens hem den 28 november 2019. Tid cirka 40 minuter.
Informant L3
Lärare L3 arbetar i en kommunal skola. Kommunen ligger precis i gränslandet mellan norra och södra Sverige. Läraren har utbildat sig till ämneslärare i matematik och naturvetenskap. Läraren har 16 år erfarenhet som lärare. Från 2003 till 2014 har läraren undervisat matematik och NO på högstadiet. Under 2015 fram till 2019 har läraren undervisat naturkunskap och kemi på gymnasienivå. Intervjun ägde rum på skolan den 29 november 2019. Tid cirka 25 minuter.
Informant L4
Lärare L4 arbetar i samma skola som L3. Läraren har utbildat sig till ämneslärare i kemi. Läraren har åtta år erfarenhet inom läraryrket. L4 undervisar kemi åk 3 och matematik på gymnasienivå. Intervjun ägde rum på skolan den 29 november 2019 och den genomfördes tillsammans med L3. Tid cirka 25 minuter.
Informant L5
Lärare L5 arbetar i samma kommunala skola som L1 och L2. Läraren har utbildat sig till ämneslärare i kemi. Läraren har 12 år erfarenhet inom läraryrket. Läraren undervisade på grundskolan i början av sitt yrkesliv. Under de senaste fem åren har läraren undervisat kemi 1, 2 och 3 på gymnasiet. Intervjun ägde rum på skolan den 5 december 2019. Tid cirka 25 minuter.
Etiska principer
Det finns fyra grundläggande etiska principer som Vetenskapsrådet rekommenderar att utföra vid en forskningsstudie. Dessa principer är informationskravet, samtyckeskravet, konfidentialitetskravet och nyttjandekravet. De etiska principerna bekrivs nedan:
18
Informationskravet betyder att forskaren informerar deltagare om vilka villkor gäller under deras deltagande i studien samt uppgifter som de kommer att utföra i projektet. Här är det viktigt att forskaren förklarar för deltagare att sin medverkan är frivillig och att han eller hon kan avbryta sin medverkan när som helst (Vetenskapsrådet 2002, s. 7).
Samtyckekravet innebär att deltagare får bestämma över sin medverkan. Detta betyder att deltagare kan avbryta sin deltagande utan att han eller hon behöver ge en förklaring samt att deltagare inte får utsätta för påtryckningar eller får negativa konsekvenser. Om deltagare är under 15 år behöver forskare ett samtycke från vårdnadshavare (Vetenskapsrådet 2002, s. 9–10).
Konfidentialitetskravet syftar till att forskare ska förvara deltagares personuppgifter på så sätt att obehöriga inte har tillgång. Under konfidentialitetskravet gäller tystnadsplikt och deltagares personuppgifter ska anonymiseras. Detta innebär att det ska vara omöjligt för obehöriga att identifieras deltagare (Vetenskapsrådet 2002, s. 12).
Nyttjandekravet betyder att det insamlade materialet i studien inte får användas för kommersiellt bruk. Insamlade materialet ska bara användas med forskningsändamål (Vetenskapsrådet 2002, s. 14).
I enlighet med Vetenskapsrådet bör forskare inte utföra undersökningar utan information och samtycke (Vetenskapsrådet, 2017, s.17). Under den här studien informerades deltagarna med hjälp av informationsbrev (se bilaga 2). Informationsbrevet skickades till informanter innan denna studie utfördes. På informationsbrevet beskrevs studiens syfte och innehåll, genomförande samt information om forskningsetiska principer (Vetenskapsrådet, 2002, s.6–7, 12 & 14). Deltagarna fick möjlighet att ge sitt samtycke innan intervjun genomfördes. För att uppfylla samtyckeskravet samt konfidentialitetskravet anonymiserades deltagarnas personuppgifter vid publiceringen av studien (Vetenskapsrådet, 2017, s.17).
Under undersökningsprocessen behövdes deltagarnas röst samlas in vilket Vetenskapsrådet anser som känsliga personuppgifter (ibid). Syftet med intervjuerna var att samla in information till studien. Det insamlade materialet bevarades inte längre tid än nödvändigt (Vetenskapsrådet, 2017, s.71). Dessutom ställer Europarådets Dataskyddskonvention krav på att personuppgifter ska behandlas automatisk på ett lämpligt och lagligt sätt (Vetenskapsrådet, 2017, s.74). För att kunna följa den här principen i undersökningen anmäldes om detta till högskolan dataskyddsombud.
Analysmetod
Analysen av intervjudata börjar i samband med att intervjuerna transkriberas (Henricson, 2017, s.152). Under den här undersökningen transkriberades de fem intervjuerna för att genomföra dataanalysen. Under processen transkriberades uttalande på så sätt att läsare hade lättare att förstå textensinnehållet. Detta gjordes genom att korrigera grammatiken och genom att knyta ihop informanternas uttryck. Under transkriberingsprocessen var det lämpligt att kodifiera informationen eftersom under analysprocessen genererades stora informationsmängder (Bryman, 2012, s.434). Kodningen i en kvalitativ dataanalys kan utföras genom att fragmentisera data. Under dataanalysen lästes den transkriberade texten samt antecknades relevant information för studien. Vidare genomlästes materialet igen och vid marginalen av anteckningarna skrevs ner några kommentarer eller nyckelord. Detta
19
ledde till att det skapades en kodning eller ett index. Det är viktigt att påpeka att under processen av kodifiering sammanfattades en del av texterna från informanternas uttalande. Detta betyder att informanternas fullständiga svar förkortades. För att underlätta analysen placerades en del av transkriberingarna och koder i en tabell. Koderna granskades kritiskt för att identifiera begrepp och kategorier (Se tabell 1 och 2). Detta gjordes med syftet att koppla intervjuernas information till ursprungliga frågeställningar och vetenskaplig litteratur (Bryman, 2012, s.525). Analysen av resultat hade också som mål att uppnå studiens syfte vilket var att få information om gymnasielärares uppfattning av digitalisering inom kemiundervisningen (Henricson, 2017, s.153).
Tabell 1. Exempel på digitala verktyg som lärarna använder i kemiundervisningen
Lärare Citat Meningskoncentration Kategori
L1 …med simuleringar kan eleverna se hur molekyler rör sig. Vi hade ett jättegammalt program som det var faktiskt riktigt bra om proteiner eller hur molekyler rör sig och passar ihop. …sen kan vi använda det här kemiprogrammet där eleverna övar på formler och balanserar formler och så där. Det är bättre att vi blandar. En del av elever tycker om att följa och skriva och en del tycker om att se bilder och lyssnar och så. Jag tror att lärare gör olika.
Övningsprogram i kemi som ger möjlighet till elever att öva på formler och balansera dem. Simuleringsprogram för att se molekylers rörelse.
Digitala verktyg med fokus på kemi
L2 ”Jag har varje gång som jag jobbar min dator med möjlighet att koppla till internet. Jag har min USB-sticka och där jag har PowerPoint. It’s Learning kan det vara bra om lärare vill dela information som inte ingår i programmet men är intressant för elever. I kemi kan jag använda mig av YouTube föreläsningar.”
Användning av dator för att ha tillgång till internet och USB-sticka för att spara material för undervisning.
Läroplattformen som ett kommunikationsmedel mellan elever och lärare.
Användning av YouTube föreläsningar som ett komplement av ett tema.
Generella digitala verktyg
Tabell 2. Exempel på utmaningar och möjligheter som gymnasielärare anser med användning av digitala verktyg i deras undervisning
Lärare Citat Meningskoncentration Kategori
L1
”när det är bra film då vi får elevers intresse och de tycker att det är kul. Att leta efter information kan det vara bra och att få uppgifter som de ska ta reda på. De kan hitta information och diskutera där.”
Att väcka elevers intresse att lära sig.
Rolig metod för att skapa mening i elevenslärande.
Positiva effekter på elevers lärande med hjälp av generella digitala verktyg
L2 I organisk kemi är det likadant att
20
Du vet, metan, etan, propan, etc. Alla de miljoner ämnen som finns. Det är klart att här kan elever använda sig av digitala verktyg i den här situationen. Livet är en mångfald och vi måste behärska den här mångfalden någorlunda. Elever behöver inte lära sig de 10 000 ämnen men de behöver kanske kunna skelett på organiska molekyler
Att underlätta elevers förståelse i komplexa arbetsområdet och fenomen i kemi.
elevers lärande med hjälp av digitala verktyg med fokus på kemi
L2
…Det får inte använda bara digitala verktyg alltså läroplattformen, animationer, Power Point får inte ersätta att göra experiment. Du måste se och lukta. Elever kan begripa med kroppen. Jag tycker att det finns en tendens…jag upplev att några lärarkandidat eller lärare faktiskt är rädda för kemikalier och då använder de sig av digitala verktyg med simuleringar. Det är viktigt i kemi att lära sig att laborera eftersom elever får lust att lära sig (L2, 28 november 2019).
Digitala verktyg kan det förhindrar eleverna att uppleva kemi.
Negativa effekter på elevers lärande vid användning av digitala verktyg
L3 jag vill inte ta kursen i digitalisering. Jag är mer gammaldags, alltså jag tycker att undervisa med papper och penna och att förklara på tavlan
lärarnas inställning till digitala verktyg
Negativa effekter av digitala verktyg i kemiundervisning
De kategorier som identifierades vid analysen av de fem transkriberade intervjuerna är: Digitala verktyg med fokus på kemi, generella digitala verktyg, positiva effekter på elevers lärande vid användning av generella digitala verktyg, positiva effekter på elevers lärande med hjälp av digitala verktyg med fokus på kemi, negativa effekter på elevers lärande vid användning av digitala verktyg och negativa effekter av digitala verktyg i kemiundervisning.
Resultat
I den här delen av studien presenteras resultatet från intervjuerna. Syftet med intervjuerna var att beskriva och analysera gymnasielärares uppfattning av användning av digitala verktyg i kemiundervisningen. För att få fram resultatet användandes frågor som rör digitalisering inom kemi. Dessa frågor gav svar på följande frågeställningar: Vilka digitala verktyg använder gymnasielärare i kemiundervisningen? Och vilka utmaningar och möjligheter anser gymnasielärare med användning av digitala verktyg i deras undervisning? Vilka digitala verktyg använder lärare i kemiundervisningen?
21
Vid intervjuerna ställdes följande fråga: Hur definierar du begreppet digitala verktyg? Ingen av lärarna gav i en definition på digitala verktyg däremot gav lärarna exempel på digitala verktyg. Några exempel på lärares uttalande:
…USB sticka, Power Point, projektorer, lärarplattformer är exempel på digitala verktyg (L2, 28 november 2019).
… Det är svårt att definiera. Jag har inte täkt på det tidigare. Jag kan säga att datorer, surfplattor och en del av program till presentation är exempel på digitala verktyg (L3, 29 november 2019).
Under intervjuerna gav lärarna exempel på digitala verktyg som har särskild fokus på kemiundervisning. Men det framkom också att fyra informanter inte har fått någon typ av fortbildning om användning av digitala verktyg med fokus i kemi eller naturvetenskap. När det gäller fortbildning kring användning av digitala verktyg förklarar informant L1 att hen fick en gång fortbildning för att lära sig använda It’s Learning (läroplattformen). Informanter L3 och L4 berättar att de har fått fortbildning inom programmering men det här digitala verktyget (programmering) används framför allt i matematik. Informanter L3 och L4 kommenterar även att under vår-termin-2020 kommer de att delta i en kurs inom VR (Virtual Reality) med fokus på naturvetenskap. Informant L2 berättar att hen inte har deltagit i någon kurs inom digitalisering eftersom hen kan använda material som är tillgänglig på internet och hen kan även lära sig själv. Hen påpekar att det kan vara svårt att göra egna digitala material, exempelvis animeringar eller datasimuleringar eftersom det krävs tid. Detta kan göra att lärare inte får tillräcklig tid inför planering av undervisning. L1 och L2 uttrycker detta på följande sätt.
…Nej egentligen inte. Vi har den här läroplattformen It’s och vi fick en introduktion i några tillfällen medan vi jobbade (L1, 25 november 2019).
…lärare behöver inte en särskild kurs eftersom jag tycker att det är att bara att plocka upp material från internet. Där finns redan otroliga mycket animerade saker. Det är inget problem att lära sig. Jag kan lära mig att göra flygande molekyler eller animeringar men det kräver också tid att göra det. Det kan bli att jag jobbar mer med det än att förbereda undervisning (L2, 28 november 2019).
Informant L5 är den enda lärare som har fått en fortbildning i digitala verktyg med fokus på kemi, men läraren berättar om sin erfarenhet i den här kursen på följande sätt:
…Ja, jag har varit på någon liten kurs men det har inte varit stöd för min undervisning (L5, 05 december 2019).
Även om exemplen som framkom i den här studien är få visar resultatet av samtliga lärare använder något digitalt verktyg i kemiundervisningen. Under den här studien delas digitala verktyg i två typer: digitala verktyg med fokus på kemi och generella digitala verktyg. Dessa digitala verktyg som används i kemiundervisning beskrivs nedan.
22
Flera av lärarna i studien nämner att de arbetar med digitala verktyg med särskild fokus på kemiundervisningen. L1 och L2 berättar att de ibland använder datasimuleringar för att redovisa molekylers rörelse eller när det inte är möjligt att utföra ett experiment.
…med simuleringar kan eleverna se hur molekyler rör sig. Vi hade ett jättegammalt program som det var faktiskt riktigt bra om proteiner eller hur molekyler rör sig och passar ihop. Programmet var gammalt men det var bra för att demonstrera olika experiment som vi kan göra. Sådana program är riktiga bra när eleverna inte kan göra laborationer… Något som är abstrakt, kan elever förstå lite bättre (L1, 25 november 2019).
…när det blir konstiga saker som till exempel att använda fluor inom kemi alltså, vissa fluor gas. Då hittar jag sådana grejer på nätet och jag visar det. Lärare kan inte använda vissa fluor gas eftersom vi skulle spränga skolan. Farliga reaktioner som vi inte kan genomföra i skolan, går det bra att visa med hjälp av demonstrationer, simuleringar eller animationer (L2, 28 november 2019).
Vidare beskriver informant L1 att hen använder ett kemiprogram som är tillgänglig via internet. Enligt läraren har elever möjlighet att skriva formler och balansera dem samt att göra diverse övningar. L1 uttrycker det på följande sätt:
…sen kan vi använda det här kemiprogrammet där eleverna övar på formler och balanserar formler och så där. Det är bättre att vi blandar. En del av elever tycker om att följa och skriva och en del tycker om att se bilder och lyssnar och så. Jag tror att lärare gör olika (L1, 25 november 2019).
Informant L2 beskriver att hen använder digitala periodiska system. Enlig läraren får eleven på så sätt mer information av varje grundämne.
…Inom periodiska systemet visar jag en hemsida där eleverna kan klicka på ett visst grundämne i periodiska systemet och då får eleverna en beskrivning av grundämnen och de kan träna på kemiska beteckningar (L3, 29 november 2019).
Vid intervjuerna framkom även några exempel på generella digitala verktyg som lärarna använder i kemi men som även går att använda i andra skolämnen. Exempelvis använder alla informanter Powerpointpresentationer när de vill introducera eller sammanfatta ett arbetsområde i kemi. L4 beskriver detta på följande sätt:
Jag brukar använda PowerPoint för att repetera lektionen. Det är snabbt att använda PowerPoint till repetition. Jag kan även ha Powerpoint för sammanfattning annars om jag har tid är det bättre att skriva på tavlan (L4, 24 november 2019).
Dessutom har informanter L1, L2, L3 och L4 nämnt av de använder föreläsningar som finns tillgängliga på YouTube. Däremot kan användning av olika digitala verktyg variera från lärare till lärare. Till exempel, informanter L1, L2 och L5 använder pedagogiska filmer när de anser att dessa är lämpliga i ett visst arbetsområde. L5:s uttalande hänvisas nedan.
Jag använder ibland några pedagogiska filmer från SVT-play. Power Point använder jag när vi har ett arbetsområde som är mycket långt eller när jag måste visa komplexa bilder. Jag använder också filmer från YouTube. Till exempel kan elever titta på molekyler och periodiska systemet (L5, 05 december 2019).
23
L1, L2 och L5 kommenterar att de också har använt It’s Learning vilket är en läroplattform. Lärarna beskriver att de använder läroplattformen som ett kommunikationsmedel mellan elever och lärare. Lärarna L1, L2 och L5 berättar att med hjälp av läroplattformen kan de dela olika material som används i kemi. Exempelvis kunskapsmål, uppgifter, omdömen, extra material. Informanter L1, L2 och L5 berättar också att elever kan lämna in sina uppgifter och laborationsrapport. De kan även få resultat och återkopplingar via läroplattformen. Informanter L3 och L4 beskriver att de inte använder filmer men de har google-classroom och Windows 365 vilka är digitala verktyg som fungerar som ett kommunikationsmedel mellan lärarna och eleverna. Informant L1 förklarar även att hen ibland använder Kahoot för att genomföra läxförhör.
Vilka utmaningar och möjligheter anser gymnasielärarna att de har genom användning av digitala verktyg i deras undervisning?
Positiva effekter på elevers lärande vid användning av generella digitala verktyg i kemi
Alla informanter beskriver någon typ av positiv effekt på elevers lärande vid användning av digitala verktyg i kemi. Exempelvis beskriver L1 att digitala verktyg ökar elevers intresse för att lära sig kemi och att elever får möjligheter att lära sig på olika sätt.
…när det är en bra film då får jag elevers intresse och de tycker att det är kul. Att leta efter information på internet och diskuterar det som de hittar kan det vara bra (L1, 25 november 2019).
Informant L2 belyser även att de elever som har stort intresse för att lära sig kemi har möjlighet att få mer information angående ett visst tema via läroplattform. Exempelvis artiklar, filmer och nyheter om vetenskapliga framsteg inom kemi. Läraren påpekar att denna information inte ingår i kunskapsmålen men det är bra för eleverna som vill lära sig mer inom ett visst arbetsområde. Enligt läraren när eleverna får information och extra material på läroplattformen, blir eleverna mer aktiva i lärandeprocessen. Detta beror på att läraren och eleverna kan skapa en bättre kommunikation eftersom eleverna har möjlighet att ta kontakt med lärare utanför den ordinarie undervisningstiden. L2 beskriver:
…jag kan lägga hur mycket uppgifter och länkar som helst på läroplattformen för eleverna som är intresserade att lära sig mer. Jag säger till dessa elever: ”Titta där! jag går inte i alla teman för de inte ingår i kursen men här finns det lite mer information om det” (L2, 28 november 2019).
Andra möjligheter som samtliga lärare ser med användning av digitala verktyg är att de kan hitta bra material som de kan använda. Dessa material kan ofta hjälpa elever att förstå ämnesinnehåll på ett bättre sätt. L1 och L3 förklarar att elever kan jobba snabbare med hjälp av dator. L1 framhåller att elevers uppgifter som exempelvis labbrapporter som är skrivna med hjälp av Word är lättare att genomläsa. L1 uttrycker detta på följande sätt.
… fördelar är att jag kan hitta bra material som jag använder och visar för eleverna. jag kan ibland se att eleverna förstår bättre när jag använder bra material. När eleverna
24
använder dator kan de göra arbetet på ett snabbare sätt och det är även lättare att läsa texter vilket är bra (L1, 25 november 2019).
L5 kommenterar att hen tycker att sina gymnasieelever skulle höja sin prestation i kemi, om de skulle ha möjlighet att använda digitala böcker i kombination med traditionella böcker. Hon förklarar att digitala böcker skulle fungera som ett extra stöd men hen påpekar att digitala böcker inte får ersätta de vanliga böckerna.
… jag skulle gärna använda digitala böcker men skolan har inte råd. De får inte ersätta de vanliga böckerna som elever har. Jag tänker mest på att digitala böcker skulle fungera som ett extra stöd för att hjälpa elever till att repetera (L5, 05 december 2019).
Positiva effekter på elevers lärande vid användning av digitala verktyg med fokus på kemi
Informant L5 förklarar att om hen tar hjälp av bilder, animationer och filmer av exempelvis molekyler, periodiska system eller komplexa reaktioner kan eleven ha möjlighet att förstå bättre. L2 beskriver att med hjälp av digitala verktyg behöver eleverna inte lära sig en enorm mängd av information och att elever kan istället lägga energi på att utveckla sitt kemiska resonemang. Läraren L2 uttrycker detta på följande sätt.
…I organisk kemi är det likadant att lära sig telefonkatalog utan till. Du vet, metan, etan, propan, etc. Alla de miljoner ämnen som finns. Det är klart att här kan elever använda sig av digitala verktyg i den här situationen. Livet är en mångfald och vi måste behärska den här mångfalden någorlunda. Elever behöver inte lära sig de 10 000 ämnen men de behöver kanske kunna skelett på organiska molekyler (L2, 28 november 2019).
Informant L1, L3 och L4 beskriver att en viktig effekt av digitala verktyg som de har observerat är när elever skriver sina laborationsrapporter med hjälp av dator. De flesta elever har lättare att skriva på dator eftersom eleverna får möjlighet att dokumentera allt som har skett under ett visst experiment på ett mer detaljerat sätt. Informanter L1 och L4 påpekar att det är lättare för elever att korrigera sina laborationsrapporter med hjälp av återkopplingar som de också gör med hjälp av digitala verktyg.
…om elever ska skriva labbrapport. Jag kan förstå att det är bra att använda digitala verktyg eftersom elever kan ändra information på ett lättare sätt och de kan fixa och skicka in och så där (L1, 25 november 2019).
…det är lite olika under tiden som jag har undervisat. Jag har märkt att en del av elever har lättare att skriva sina labbrapporter på dator. Det finns eleverna faktiskt som har fått dator på grundskolan och de är dåliga på att skriva på hand. Vi har lite sådana skolor omkring och på dessa skolor märkte jag att eleverna vill skriva på dator (L3, 29 november 2019).
…eleverna gör rapporter digitalt och de skriver på dator och lämnar in. Kanske några slutsatser skriver de på hand ibland annars allt är digitalt. De hänvisar bilder på allt som de har gjort under ett experiment och jag ger återkoppling med hjälp av Word dokument och det går snabbare (L4, 24 november 2019).
L1 och L2 förklarar att en fördel med användning av datoriserade simuleringar är att de kan visa experiment som är komplicerad att utföra. L2 beskriver detta på följande sätt:
