Begreppslådor i kemiundervisningen

Malmö högskola

Lärarutbildningen

Examensarbete

Begreppslådor i kemiundervisningen

Praktiska övningar som utvecklar elevernas kunskap om

olika kemiska begrepp

Concept- toolboxes in chemical teaching

Practical exercises to develop the knowledge of chemical concepts

Emelie Bjurling

Lärarexamen Gs/Gy Lärarutbildning 90hp 2011-03-29

Examinator: Leif Karlsson Handledare: Jesper Sjöström

3

Sammanfattning

Detta examensarbete handlar om att utveckla några begreppslådor att använda i kemiundervisningen för att få eleverna att diskutera, observera och experimentera kring olika kemiska begrepp. Begreppslådorna har utformats från de olika, av litteraturen beskrivna, svårigheter och missuppfattningar som eleverna kan tänkas ha. Målet med undervisningssituationen har varit att få eleverna att under grupparbetet diskutera och med hjälp av varandra lära sig de olika kemiska begreppen. Fokus i arbetet har dels varit utvecklingen av lådorna och dels undersöka hur eleverna upplever användandet av lådorna i undervisningen. Tre begreppslådor har utvecklats: en om molbegreppet, en om redoxreaktioner och en om syra/bas-reaktioner. Empiriska undersökningar har gjorts främst genom enkäter, men några elevintervjuer och deltagande observationer har också gjorts. Enkäten delades ut på lektionen efter att redoxlådan genomförts och intervjuerna gjordes också i anslutningen till det undervisningstillfället.

I enkäterna svarade 75 % av eleverna att de tyckte att övningarna i redox-lådan hade hjälpt dem förstå redoxbegreppet och hälften av eleverna tyckte att fler sådana övningar skulle hjälpa dem att förstå kemiska begrepp bättre.

Nyckelord; Molbegreppet, praktiska övningar i kemi, redoxreaktioner, begreppslådor, syra/bas-reaktioner, didaktiskt utvecklingsarbete.

4

Innehållsförteckning

3.2 Vad är ett kemiskt begrepp? ... 12 

3.3 Kemisk begreppsförståelse ... 12 

3.3.1 Molbegreppet ... 12 

3.3.2 Redoxreaktioner ... 13 

3.3.3 Syror och baser ... 13 

4. Metod och genomförande ... 15 

4.1 Utveckling av begreppslådorna ... 15 

4.1.1 Molbegreppet ... 16 

4.1.2 Redoxreaktioner ... 18 

4.1.3 Syror och baser ... 20 

4.2 Empiriska undersökningar ... 21 

4.2.1 Enkät ... 22 

4.2.2 Intervju ... 22 

4.2.3 Deltagande observationer ... 23 

4.3 Genomförande ... 24 

5. Resultat och diskussion ... 26 

5.1 Analys av enkätsvar ... 26  5.2 Intervjuanalyser ... 30  5.3 De deltagande observationer ... 32  6. Avslutande diskussion ... 34  6.1 Sammanfattning av resultaten ... 34  6.2 Tillförlitligheten ... 35  6.3 Framtiden ... 36  Referenser... 38  Bilaga1……… …...41 Bilaga2………...…...42 Bilaga3………...43

6

1. Inledning

Under min tid på lärarutbildningen har jag praktiserat på en gymnasieskola där det finns många tvåspråkiga elever. Jag har noterat att det kan vara extra svårt för dem att förstå olika kemiska begrepp då det ofta rör sig om specifika, lite krångliga, kemiska ord. Speciellt svårt tycker jag mig märka att det är för elever att använda de olika kemiska begreppen på ett korrekt sätt när de talar och skriver. Detta gör att man som lärare vill hitta bra undervisningstillfällen som gör att eleverna får träna sig att använda det kemiska språket mer. Det kan vara svårt att tillägna sig det ämnestypiska språket om man inte helt behärskar det språk undervisningen sker på (Cederberg, 2006; Lemke 1990). Cederberg (2006) poängterar också att det är viktigt med grupparbeten och diskussioner för att stärka både kommunikationsspråket och kunskapsspråket och att småprat under arbetet och i pauser utgör en viktig del.

På vilket sätt kan man som lärare underlätta lärandet för dessa elever och finns det några praktiska redskap man som lärare kan använda? Jag har i det här arbetet försökt att utforma undervisningssituationer med praktiska övningar och elevdiskussioner. Dessa övningar samlar jag i så kallade Begreppslådor. Syftet med användandet av begreppslådorna var att eleverna skulle genom kommunikation med sina gruppkamrater träna det naturvetenskapliga språket.

Målet1 är att eleverna ska kunna föra ett resonemang som är klart, tydligt och sammanhängande

för en person som lyssnar.

Det är väldigt tydligt i de styrdokument som har tagits fram för Gy11 att man från regeringens sida poängterar vikten av att eleverna ska utveckla ett naturvetenskapligt förhållningssätt (Skolverket, 2010). I examensmålen för naturvetenskapsprogrammet skriver man att eleverna ska utveckla ”förmåga till kritiskt tänkande, logiska resonemang, problemlösning och systematiska iakttagelser”. Vidare står det i kursplanen för ämnet kemi att undervisningen ”ska bidra till att

1 _{Idén till arbetet kommer från Marianne Almström som är min handledare under min praktik på}

7

eleverna utvecklar förmåga att arbeta teoretiskt och experimentellt samt att kommunicera med hjälp av ett naturvetenskapligt språk.”

8

2. Problemställning

I mitt arbete har jag utvecklat tre begreppslådor som behandlar begrepp som är centrala i gymnasieskolans kemi A-kurs; Molbegreppet, Redoxreaktioner respektive Syror och baser. Lådorna har utformats från vad litteraturen beskriver som vanliga svårigheter och missuppfattningar som eleverna kan ha. Arbetet med övningarna ska ge eleverna förståelse av de olika kemiska begreppen. Under mitt arbete har begreppslådorna använts i lektioner som stationsövningar vid elevgrupparbete. Lådorna kan användas då man som lärare tycker att eleverna har svårt att förstå vissa begrepp eller behöver diskutera mera.

Utöver det nämnda utvecklingsarbetet har också följande frågeställning undersökts empiriskt:

Frågeställningens intresse har begränsats till att undersöka elevernas perspektiv. Målet med den empiriska undersökningen är att förstå vad eleverna tyckte om arbetet med begrepplådornas innehåll. Hjälpte övningarna dem att förstå de kemiska begreppen bättre? Tyckte eleverna att grupparbetet med stationsövningarna fungerade bra?

Hur uppfattar de undervisade eleverna arbetsformen, när de arbetar med centrala ämnesspecifika begrepp?

9

3. Teoretisk bakgrund

Pedagogen John Dewey ansåg att eleverna i grunden är sociala varelser som konstruerar sin egen kunskap. Han utvecklade en pedagogik som brukar omnämnas som ”learning by doing” (Forsell, 2007). Målet var en verkstadsskola som präglas av fysisk aktivitet, praktisk arbete och samtal. Att det är viktigt med praktiskt arbete i ämnet kemi betonar Ringnes och Hannisdal (2009) och de lyfter fram många tänkvärda argument: Kemi är ett praktiskt ämne då kemister i århundranden har utvecklat teoretiska modeller utifrån experiment de gjort. Praktiskt arbete stimulerar flera sinnen och elevernas konstruktion av kunskap blir då omfattande och sammansatt. Man får se fina färger, snygga kristaller, spännande lukter och blir kanske ibland överraskad av vad som händer. De skriver vidare att eleverna måste tränas i att göra relevanta observationer och utifrån dem dra relevanta slutsatser.

Att man genom praktiskt arbete tränar eleverna i samarbete och att det ger en variation i undervisning är också viktigt. Erfarenheten av verkligheten i kombination med diskussioner i samband med praktiska övningar ger en bättre miljö för att nå förståelse än genom ensamt tänkande (Millar, 2004). Vidare betonar litteraturen att elever lär sig vetenskapliga teorier genom att använda språket, studera diagram, räkna och att använda sig av praktiska övningar (Lemke 1990, Airey 2009, Gruvberg 2008). Då det ger möjligheter för eleverna att bearbeta det man läst i kurslitteraturen på en kommunikativt sätt för att stärka lärandet.

Gruvberg (2008) fann i sin forskning kring laborationers betydelse i kemiundervisningen på universitetsnivå att studenterna betonade upplevandet under laborationerna mer än vad lärare och didaktiska forskare i regel gör. Speciellt kvinnor tyckte att det var viktigt med laborationer för förståelsen och det resultatet hade en stark korrelation till deras tentamensresultat. Han diskuterar vikten av att erövra både den verbala och den visuella representationen för att skapa nya begreppstermer och att den konkreta upplevelsen behövs för att förstå teorin meningsfullt.

10

3.1 Didaktiskt utvecklingsarbete.

Ett utvecklingsarbete är en beteckning för en undersökning som har en klar uppfattning om arbetets önskvärda riktning och mål, men också vilket resultat man eftersträvar (Arwedson, 1992). Didaktisk problematik är i hög grad kontextbunden då sammanhanget är viktigt (Arwedson, 1992). Man bör i sitt utvecklingsarbete tänka på att en viss undervisningsform inte generellt sätt är ett bra arbetssätt utan beror på klassen, skolan, läraren osv. Det är också viktigt att läraren som leder undervisningen är övertygad om att arbetssättet är bra för att undervisningsformens ska bli den positiva utveckling som man har förväntat sig.

Ett mycket intessant och omfattande utvecklingsarbete presenterar Andersson (2005) i sin artikel. Han redogör för en ämnesdidaktisk forskningsstrategi för att undervisa i olika naturvetenskapliga ämnesområden och konceptet kallas för ”design och validering av undervisningssekvenser”. Deras arbete innebär att didaktiska forskare arbetar tillsammans med undervisande lärare för att ta fram ny undervisning om viktiga centrala innehåll i de olika naturvetenskapliga ämnena. Designarbetet är betydligt mer systematiskt än vad en lärare som arbetar på en skola i vanliga fall hinner med under lektionsplaneringen. Arbetet börjar med att man genomgripande diskuterar varför man undervisar detta innehåll, då Andersson menar att det är viktigt att inte bara styras av de kursmål som är uppsatta. Vidare analyserar man ämnesområdet och ger fördjupning om detta till läraren. Man redovisar och analyserar tidigare forskningsresultat om elevers föreställningar och möjligheter att förstå området. Efter denna analys är det dags att formulera mål i relation till elevernas utgångsläge och lektioner planeras och genomförs. Därefter undersöker man om lektionerna leder till förbättrat lärande och intresse för ämnet hos eleverna och försöker förstå varför resultatet blev som det blev. Det praktiska arbetet börjar med att man genomför ett mindre undervisningsexperiment vilket Andersson beskriver som ett cykliskt förlopp med återkopplingar och ständiga revisioner (figur 1)

Mål Lektionssekvens Genomförande Utvärdering

11

Detta sätt att arbeta för att utveckla en ny undervisningsform är alltför omfattande och tidskrävande för att vara genomförbart under detta examensarbete, men innehåller ett par tänkvärda saker jag vill betona. För det första anser Andersson att utvecklingen är ett cykliskt förlopp med många möjligheter att förbättra undervisningssättet. För det andra tycker jag att deras täta samarbete mellan ämnesdidaktiska forskare och undervisande lärare låter som ett spännande och fruktbart samarbete.

En generell modell för att arbeta med skolutveckling presenteras av Carlström och Carlström Hagman (2006). De nämner också att det kan vara en modell som kan användas för att utforma och utvärdera lektionsförslag eller ett nytt arbetssätt i undervisningen. Modellen innehåller fem olika faser:

Fas 1: Utvecklingsområde

Första fasen innebär att man väljer område eller syfte med utvecklingsarbetet. Man gör också en problemanalys eller litteraturstudie med en teoretisk anknytning. Detta leder fram till en problemformulering och ett mål för utvecklingsarbetet.

Fas 2: Planering.

Under andra fasen så väljer man utvärderingsmetod, hur datainsamlingen ska ske och vilken undersökningsgrupp man ska välja. En arbets- och tidsplanering görs också i denna fas.

Fas 3: Fältarbete.

Nu är det dags för genomförandet av utvecklingsarbetet och insamling av information i form av tex intervjuer, enkäter och observationer.

Fas 4: Utvärdering.

I fjärde fasen bearbetar man den insamlade informationen och analyserar den utifrån problemfrågeställningen. Man diskuterar resultaten och drar slutsatser.

Fas 5: Konsekvenser för verksamheten.

Arbetet har nu nått den fas som innebär att man kan dra konsekvenser för framtiden och implementera resultaten i sin verksamhet.

12

3.2 Vad är ett kemiskt begrepp?

Att förstå vad jag menar med ett kemiskt begrepp är viktigt för det här arbetet. Jag skulle vilja förklara termen kemiskt begrepp med att det är en vedertagen vetenskaplig teori inom ett avgränsat kemiskt ämnesområde. När man diskuterar ett visst kemiskt begrepp är det ett sätt att kategorisera den abstrakta kemiska kunskapen.

Ordet begrepp betyder enligt nationalencyklopedien2 det abstrakta innehållet hos en språklig

term till skillnad från dels termen själv, dels de objekt som termen betecknar eller appliceras på.

När man slår upp ordet i en ordbok3 står det att det betyder föreställning, uppfattning (om);

genom definition bestämd föreställning.

3.3 Kemisk begreppsförståelse

I litteraturen finner man många studier av begreppsförståelse i kemi (Duit, 2009), tex har Barke et al (2009) undersökt vad elever har svårt att förstå inom olika begreppsområden i kemi. Ringnes och Hannisdal (2009) har i sin bok om kemididaktik sammanfattat några undersökningar som gjorts om kemisk begreppslärande. I det här arbetet redogör jag för några studier som har relevans för de begreppslådor som jag har utvecklat (Barke et al, 2009, Dreschler, 2007, Ringnes och Hannisdal, 2009, Strömdahl, 1996, Österlund, 2010).

3.3.1 Molbegreppet

Strömdahl (1996) har i sin avhandling undersökt elevers förståelse för molbegreppet. Ringnes och Hannisdal (2009) har också behandlat detta i sin bok. Att förstå storleken substansmängd med dess enhet mol är för vissa elever problematiskt. Kanske beror det på att Avogadros tal är ett mycket stort tal som många kan ha svårt att få grepp om. Molbegreppet innebär att eleverna ska lära sig gå från en reaktionsformels mikronivå till dess makronivå, och få en fördjupad förståelse för detta (Ringnes och Hannisdal, 2009). Eleverna har svårigheter att relatera molbegreppet till andra naturvetenskapliga begrepp och Strömdahl (1996) menar att storheten borde introduceras tillsammans med andra fysikaliska storheter i undervisningen för att sedan återvändas till när man ska behandla stökiometriska samband i kemiundervisningen. Storheten substansmängd och

2 _{http://www.ne.se/begrepp} 3

13

beräkningar av den borde introduceras när man behandlar atomteorin (Strömdahl, 1996). Strömdahl menar också att det är viktigt att eleverna förstår skillnaden mellan ett ämnes formelmassa och dess molmassa. Eleverna har svårt att förstå skillnaden mellan att 1 mol skulle vara lika med Avogadros tal eller att 1 mol är proportionellt lika med Avogadros tal, detta bör behandlas ordentligt i undervisningen menar Strömdahl.

3.3.2 Redoxreaktioner

Elevers förståelse för redoxreaktioner har studerats av Barke et al (2009) och Österlund (2010), men också Ringnes och Hannisdal (2009) har utförligt beskrivit detta. Elever kan ha svårt för begreppen reduktion och oxidation för att man diskuterar olika definitioner av begreppen, dels i termer av elektronöverföringar, dels i termer av förändring av oxidationstal. Att man i reaktionformler inte skriver ut elektronövergångar gör också att processen inte blir tydlig (Ringnes och Hannisdal, 2009). Om man i undervisningen skriver upp halvreaktionerna i en redoxprocess blir det möjligt att se hur elektronövergångarna sker mellan de kemiska ämnena (Österlund, 2010). Rent språkligt kan också eleverna förledas att tro att oxidation alltid involverar syre (eng. Oxygen) vilket också Barke et al (2009) beskriver. Däremot påpekar Österlund (2010) i sin avhandling att även om detta av tradition är en del av definitionen och många beskriver denna svårighet i den engelskspråkiga litteraturen är detta inte någon utbredd missuppfattning bland svenska elever, förmodligen för att syre inte heter oxygen på svenska. Undersökningar har visat att elever väl beskriver det oorganiska redoxbegreppet som undervisas i kemi A-kursen på gymnasiet, då elektroner avges och upptas (Österlund 2010). Barke et al (2009) föreslår att man ska börja med att introducera redoxreaktioner genom exempel då metaller faller ut från lösningar, istället för metallernas reaktion med halider eller syre. Författarna skriver vidare att eleverna har svårt att skilja på t.ex. koppar och kopparsulfat. De använder synonymt benämningarna atomer och joner, atomer och molekyler, molekyler och partiklar. Begreppet reduktion, då ett ämne upptar elektroner, är svårt att sätta i förhållandet till ordet reducera vilket också betyder att förminska något (Ringnes och Hannisdal, 2009).

3.3.3 Syror och baser

Barke et al (2009) och Dreschler (2007) har undersökt vilka missförstånd som kan uppkomma när eleverna studerar begrepper syror och baser, men också Ringnes och Hannisdal (2009) har

14

behandlat detta i sin bok. Det har funnits olika definitioner av begreppet syror och baser genom åren. Den definition som råder i skolan idag är Brønstedts definition, vilket betyder att en syra avger en proton och en bas upptar en proton (Andersson et al, 2007). Vanliga missförstånd som eleverna har är att de klassificerar syror som molekyler som innehåller väteatomer och baser som molekyler som har hydroxidgrupper i strukturen. Detta kan härstamma från den tidiga definitionen av Arhennius att en bas avger hydroxidgrupper och syror protoner (Ringnes och Hannisdal, 2009). Dessutom kan de tro att en syra och en sur lösning är samma sak (Ringnes och Hannisdal, 2009). De flesta elever vet att pH är ett mått man kan använda när man diskuterar syror men de har inte full förståelse av pH begreppet. Elever kan också ha svårigheter med begreppet koncentrerad syra och tror att koncentration och styrka är samma sak (Barke et al, 2009, Ringnes och Hannisdal, 2009). Att syrornas styrka är kopplad till syrans dissociationsförmåga och protolys har eleverna svårt att förstå (Barke et al, 2009). Vanliga missförstånd som finns kring begreppet neutralisation är att en neutralisering alltid ger en neutral lösning (Dreschler, 2007, Ringnes och Hannisdal 2009, Barke et al, 2009) och att produkten alltid är ett salt (Dreschler, 2007). Barke et al (2009) ger som förslag att när man diskuterar neutralisering av syror med baser, eller omvänt, ska prata om jämvikt mellan negativa och positiva joner.

15

4. Metod och genomförande

Mitt examensarbete omfattar alltså både utveckling av begreppslådor med deras innehåll och empiriska undersökningar för att försöka svara på den formulerade forskningsfrågan om elevers uppfattning av arbetsformen. Med avstamp i litteraturen har jag försökt att utveckla undervisningssituationer fyllda med praktiska övningar och samtal om kemi.

4.1 Utveckling av begreppslådorna

Att utveckla begreppslådorna är centralt i detta arbetet och målet är att övningarna ska vara korta små uppgifter, gärna av praktisk karaktär, som anknyter till viktig teori på området (Barke et al, 2009, Dreschler, 2007, Ringnes och Hannisdal, 2009, Strömdahl, 1996, Österlund, 2010). Övningarna ska sättas samman så att det praktiskt är genomförbart med en hel klass i ett klassrum och med en begränsning i tiden. Frågeställningarna ska gärna vara av sådan karaktär att de uppmuntrar diskussioner. Problemen har också satts samman utifrån litteraturens beskrivningar av vanliga missuppfattningar eleverna har om de olika kemiska begreppen: molbegreppet, redoxreaktioner och syror/baser.

16

Att några av uppgifterna har vardags- och industriell anknytning har också betraktats som viktigt för att sätta in kemin i ett vidare samhälligt sammanhang (Mahaffy, 2004). I de kursmål som gäller för gymnasieskolan idag står det att ”Utbildningen i ämnet kemi syftar till fördjupad förståelse av kemiska processer och kunskap om kemins skiftande tillämpningar och betydelse inom varagsliv, industri, medicin och livsmiljö” (Skolverket, 2000).

Vad skiljer dessa lådor fyllda med övningar från laborationer som är vanligt i undervisningen av kemi. Gruvberg (2008) definierar laborationen i sin avhandling såsom innehållande både förberedelser hemma eller i skolan, såkallad prelab, det praktiska utförande och efterarbetet då laborationsrapporterna skrivs, såkallad postlab. Visserligen skriver han att med en laboration kan man avse enbart det praktiska utförandet, själva experimentet. Begreppslådorna som jag i detta arbete utvecklar innehåller oftast ett praktiskt moment men också enbart en visuell representation som eleverna ska diskutera. Dessutom är vissa av övningarna enbart av teoretisk art. Inget förarbete i form av en genomgång av teorin sker innan användandet av lådorna, vilket är brukligt vid en laboration i kemi. Eleverna ska heller inte skriva någon laborationsrapport efter avslutat arbete med begreppslådorna utan en kort muntlig genomgång är det enda som planeras.

4.1.1 Molbegreppet

Syftet med begreppslådan som behandlar molbegreppet är att få eleverna att förstå sambandet mellan ämnets massa och dess substansmängd, vilket uppgifterna 1-5 handlar om, se nedan. Genom att ge många varierande uppgifter med olika grundämnen lär sig eleverna förhoppningsvis de användbara sambanden. Uppgifterna har jag utvecklat i samråd med

Marianne Almström och var delvis modifierade övningar hon tidigare använt.Eleverna ska i de

olika uppgifterna ta reda på massan och därefter beräkna substansmängden, men de ska också i någon uppgift ta reda på hur stor mängd en viss substansmängd motsvarar. En annan uppgift handlar om att eleverna ska ta reda på vilket grundämne som de har i ett metallpaket. Jag ville också ge ett exempel med en molekylförening, och inte bara metaller, därav vattnet i uppgift 5. Uppgiften fyller också en funktion då ämnet är en vätska när alla andra uppgifter har berört fasta grundämnen.

I uppgift 6 ska de genom en modell av en kristallstruktur öva sig i sambandet mellan saltets formelmassa, molmassa och substansmängd. Detta diskuterades i den teoretiska genomgången då

17

Strömdahl (1996) anser det är viktigt för att elever helt ska förstå molbegreppet. Dessutom lär de sig genom att betrakta modellen hur en saltkristall är uppbyggd, att det är ett nätverk av natrium- och kloridjoner som tillsammans bildar salt. Det är ett vanligt missförstånd bland elever att de tror att det fasta ämnet består av fria ”NaCl-molekyler”, istället för att jonerna är arrangerade i ett nätverk (Ringnes och Hannisdal, 2009). I uppgifterna 2 och 6 frågar jag efter antalet atomer eller molekyler som finns i substansmängden.

Begreppslåda - molbegreppet

1. Hur stor substansmängd kol finns det i påsen? Antag att man kan bortse från plastpåsens massa. 2. I burken finns det en bit metallband av magnesium.

a) Hur många mol magnesium finns det i metallbiten? b) Hur många magnsiumatomer finns det i metallbiten? 3. Burken innehåller järnspik.

a. Hur många spik motsvarar 0,20 mol järn? (räkna ut hur många mol järn en spik innehåller.)

b. Hur många spik motsvarar 40 mol järn? 4. Metallpaketet har substansmängden 0,020 mol.

c. Vad är grundämnets molmassa? d. Vilket grundämne kan det vara?

5. E-kolven innehåller vatten. Kolven med propp väger 27,25 g e. Vad har vattnet för substansmängd?

f. Hur många vattenmolekyler innehåller bägaren?

6. Här ser ni en modell av en ”liten” kristall natriumklorid. De grå kloten är natriumjoner och de röda kloten kloridjoner.

g. Hur många natriumjoner är det? h. Hur många kloridjoner är det?

i. Hur många formelenheter NaCl är det? j. Vad är substansmängden NaCl?

18

4.1.2 Redoxreaktioner

Fokus på övningarna ligger på olika metallers reaktion med joniska lösningar, vilket tidigare nämnts i litteraturgenomgången som ett bra sätt att få eleverna att förstå redoxreaktioner (Barke et al, 2009). Då litteraturen är mångstämmig om elevernas missuppfattning om att då syre reagerar med ett ämne sker en oxidation, har jag försökt att undvika sådana uppgifter till stor del (Uppgift 1 är undantaget), även om detta inte gäller svenska elever i så stor utsträckning (Ringnes och Hannisdal, 2009; Barke et al, 2009 och Österlund, 2010). Uppgift 1 är en intressant uppgift som elever brukar finna fascinerande4 och finns beskriven i litterturen. Reaktionen är ett klassiskt experiment som är allmänt känt under namnet ”Anden i flaskan” eller ”The Blue

Bottle”.5 Det handlar om en redoxreaktion i jämvikt där en indikator skiftar färg. De kemiska

reaktionsformlerna är för avancerade för kursen kemi A och därför går jag bara in på processen i stort. Om man skulle skriva en reaktionsformel skulle man kunna skriva den i ord vilket är något som litteraturen tipsar om när redoxreaktionerna innefattar syre (Barke, 2009). Ett par av uppgifterna har vardags- och industriellankytning. Det gäller uppgift 4 om att rengöra silver och uppgift 7 som en är en teoretisk uppgift som handlar om hur järn utvinns ur järnmalm. En uppgift som jag funderade på att ha med var hur man gör kopparslantar rena och skinande igen med remol, där man skulle kunna koppla det till en annan oxidation av koppar då metallen ärgar. Den här uppgiften tog jag inte med för att jag hade tillräckligt med uppgifter och eleverna skulle inte kunna hinna med den. Experimenten med att rengöra silver och putsa kopparslantar har jag hittat i experimentbanken Skol-Kemi (Åberg, 1998). I kursmålen står det skrivet att eleverna ska kunna beskriva redox reaktioners tillämpningar ”i industriella och vardagliga sammanhang” (Skolverket, 2000).

Den elektrokemiska spänningsserien finns beskrivet i läroboken (Andersson et al, 2007) som eleverna använder och därför har jag introducerat den i uppgift 2. Att eleverna blir förtrogna med den här serien är viktigt för att de ska lära sig med vilka ämnen och lösningar metaller oxiderar. Man kan också i genomgången hänvisa till spänningsserien då man i uppgift 6 låter zink och koppar reagera med saltsyra. De lär sig hur man kan ta reda på om en metall är väteutdrivande

4 _{Jag har tidigare använt denna som en introduktion på lektioner.} 5 _{Beskrivning av experimentent och ett videoklipp;}

http://faculty.mansfield.edu/bganong/biochemistry/bluebott.htm och http://www.youtube.com/watch?v=a_4LUaaL6FU.

19

eller inte. Anledningen till att jag tog med den uppgiften var, förutom extra kunskap om spänningsserien, att jag ville beröra syror som oxidations-medel.

Uppgift 3 är en övning som beskrivs i litteraturen (Barke et al, 2009) och övar eleverna på observationsförmåga och att uttrycka sig korrekt. Vanligt är att eleverna säger att järnspiken har rostat med hjälp av kopparsulfatlösningen (Barke et al, 2009) vilket inte alls är fallet utan att ett lager koppar har fällts ut på spiken. Uppgift 5 är en teoretisk övning som jag tagit med för att visa att vissa metaller som oxideras kan bilda metalljoner med olika oxidationstal och det kan ge lite förvirring. Att man diskuterar detta tror jag ger en ökad förståelse för redoxreaktionernas elektronövergångar och vikten av oxidationsmedlets påverkan.

Begreppslåda - Redoxreaktioner

1. Anden i flaskan

Här ser ni en flaska som innehåller en lösning bestående av druvsocker, natriumhydroxid och en indikator metylenblått. Druvsocker är ett reduktionsmedel till indikatorn. Skaka flaskan och observera vad ni ser. Vad tror ni händer och ange vilken typ av reaktion det är som sker?

2. När sker det en reaktion?

Ett metallband av aluminium sätts ner i provrör med lösningar av magnesiumsulfat och zinksulfat. Händer det något? Använd tabellen med normalpotentialer för att kolla om det sker en reaktion. Om det sker en reaktion skriv reaktionsformeln.

3. Järnspik doppas ner i kopparsulfat.

Här ser ni en järnspik som har legat ett tag i en kopparsulfatlösning. Beskriv vad ni ser och förklara vad som hänt både med ord och reaktionsformel.

4. Rengöra silver

När man får en mörk beläggning på silver har det bildats silversulfid. Silvret har reagerat med svavelväte och luftens syre. Kan ni skriva en reaktionsformel för den reaktionen. Har silver oxiderats eller reducerats?

Man kan ta bort den svarta beläggningen genom att koka vatten i en kastrull och lägga i ett par teskedar bikarbonat. Sedan lägger man i silvret insvept i aluminiumfolie i kastrullen. Varför använder man aluminiumfolie?

5. Cu blir Cu(I) blir Cu(II)

Koppar kan oxideras till både Cu+ och Cu2+. Skriv ner några reaktioner där koppar oxideras? Använd boken eller datorn för att ta reda på några reaktioner.

20

a) Lägg en bit zink i ett provrör med utspädd saltsyra. Vad händer? Skriv en reaktionsformel. b) Lägg därefter en liten bit koppar i ett provrör med utspädd saltsyra. Vad händer?

7. Hur framställs järn?

Järn utvinns ur järnmalm. Leta i boken eller på datorn och se om ni kan komma fram till hur det sker.

4.1.3 Syror och baser

Även i den här begreppslådan vill jag ha lite vardagsanknytning vilken man får i uppgift 1 då man ska genom att mäta pH på några lösningar med vardagskemikalier. Uppgift 2 finns beskriven i boken av Ringnes och Hannisdal (2009) och är ett exempel på hur man kan ge en historisk inblick i kemins språk. I uppgift 3 ska eleven diskutera vad sur nederbörd är, vilket ger en anknytning till miljöproblematiken. Som tidigare diskuterats i litteraturavsnittet (Barke et al, 2009, Ringnes och Hannisdal, 2009) har eleverna ofta svårt att förstå starka och svaga syror, koncentrationen av syror och dissociationen av syror i vatten. Dessa viktiga begrepp behandlas i uppgift 5-7 och liknade uppgifter finns i boken av Barke et al (2009). Uppgifterna handlar också om att ge en ökad förståelse för pH-skalan och speciellt uppgift 6 gör det tydligt för eleverna att pH är en logaritmisk skala. Att en neutralisering inte främst ger ett salt (Drechler, 2007) som produkt utan att det handlar om positiva och negativa joner som tillsammans ger en neutral produkt, i detta fall vatten, får eleverna resonera sig fram till i uppgift 4. Det är viktigt att man som lärare här påpekar att eleverna ska tänka på att det är vattenlösningar av syran och basen som reagerar.

Begreppslåda - Syra / Bas

1. Gissa vad som är vad!

Bestäm med pH vilken av följande lösningar som innehåller tvål, vatten, citronsaft och schampoo. 2. Pottaska.

Rör ner en sked av askan i burken i en bägare med vatten. Filtrera bort fällningen och tillsätt några droppar BTB till vattenfasen. Vilken färg får ni och varför?

Förr i tiden eldade man kvistar av lövträd i stora järngrytor och kvar i grytan blev det sedan aska. Askan innehåller

mycket K2O som efter en tid i luften ombildas till K2CO3. Det här ämnet, som nu för tiden kallas för kaliumkarbonat,

blev kallat för pottaska, eller på engelska potash. Kalium heter potassium på engelska och gryta heter pot. Det arabiska namnet på askan var al-quali. Lösningen kallades därför för alkalisk, vilket är ett äldre ord än basisk. Metallen som fanns i askan blev kallad kalium efter quali. Filtratet av askan användes till att tvätta med och göra såpa.

3. Sur nederbörd.

21

4. Neutralisering.

Mät temperaturen då 1 M HCl blandas med 1 M NaOH blandas. Häll 10 ml NaOH i en bägare och mät temperaturen. Tillsätt därefter 10 ml HCl och se om temperaturen ändras. Skriv reaktionsformeln för reaktionen.

5. Saltsyra och ättiksyra.

Vilket pH-värde har 0.1 M HCl och 0.1 M HAc. Är det någon skillnad ?Diskutera resultatet. 6. Olika koncentrationer saltsyra.

Undersök hur pH värdet ändras när 0.1 M HCl spädes först 10 gånger och sedan 10 gånger. Notera pH-värdet för alla tre koncentrationerna.

7. Ledningsförmåga hos HCl, NaCl och mineralvatten.

Undersök vilken ledningsförmåga 0,01 M HCl, 0,01M NaCl och mineralvatten har. Diskutera resultaten? Är det någon skillnad och vad beror det på?

4.2 Empiriska undersökningar

Vad detta arbetet undersöker är hur en speciell undervisningssituation uppfattas av eleverna. För att säkra valideringen är det en bra strategi att använda sig av flera olika datainsamlingsmetoder (Carlström och Carlström Hagman, 2006). Då fallstudien fokuserar på en viss avgränsad händelse med ett begränsat antal elever, med syfte att ge en så nyanserad helhetsbild som möjligt har jag valt att metodtriangulera, dvs kombinera olika sätt för datainsamling (Svedner och Johansson, 2006, Carlström och Carlström Hagman, 2006).

• Enkät delas ut vid ett tillfälle till alla deltagande elever. • Intervju med några elever.

• Vid själva genomförandet av den speciella undervisningssituationen sker deltagande observationer.

Enkäter är bra att använda då man vill ta reda på vad relativt stora grupper tycker (Carlström och Carlström Hagman, 2006). Intervjuer är en bra metod att välja om man är intresserad av detaljerad information från enskilda människor. Observationer är en metod som kan ge ett rörelsemönster eller information om hur elever handlar i olika situationer. Undersökningarna har skett i två klasser i årkurs ett på det naturvetenskapliga programmet på en relativt stor skola i en storstad. De läser kemi A och kursen har tidigare behandlat grundämnen, periodiska systemet, kemiska ämnen och kemisk bindning.

22

4.2.1 Enkät

I utformingen av enkäten (Bilaga1) skulle frågorna formuleras så de var lätta att förstå och inte

var alltför långa. Att ha fasta svarsalternativ underlättar analysen av de svar man får in, dessutom varierades svarsalternativen för att undvika att eleverna svarade slentrianmässigt (Patel och Davisson, 2003). Att låta eleverna få kommentera frågorna kan vara bra och att också använda sig av både öppna och slutna frågor (Johansson och Svedner, 2006). Enkäten skulle heller inte vara för lång för att inte ta alltför mycket tid i anspråk och förhoppningsvis ge ett stort deltagande. Därför kortades enkäten ned ytterligare efter den första utformningen till att enbart omfatta sex frågor, vilket fick plats på en sida.

Enkäten delades ut i två klasser i samband med genomförandet av begreppslådan om redoxreaktioner, vilket var den låda som gjordes näst sist. I den ena klassen, klass A, var 24 elever närvarande och 23 enkätsvar lämnades in och i den andra klassen, klass B, var 28 elever närvarande och alla lämnade in enkätsvar. I slutet av lektionen avsattes det tio minuter för att de skulle kunna svara på enkäten. Att enkäten delades ut på lektionen gjorde det också möjligt att tydliggöra syftet och motivera enkäten för eleverna. Dessutom var det möjligt för eleverna att fråga om det var något som de inte förstod. Klass A består enbart av tvåspråkiga elever men klass B har både tvåspråkiga och enspråkiga elever.

Frågorna försökte främst behandla arbetssättet som använts under lektionen vilket frågeställningen om hur eleverna uppfattade arbetsformen innebär. Frågorna berörde tex hur gruppen fungerade under övningarna. Jag tyckte det var viktigt att veta om gruppen kunde samarbeta och om alla var involverade i diskussionerna. Vidare ville jag undersöka om eleverna tyckte övningarna var lätta att förstå och om de hjälpte dem att förstå redox-begreppet. Jag avslutade enkäten med en fråga där eleverna skulle beskriva vad en reduktion och en oxidation är.

4.2.2 Intervju

Vid intervjutillfällen har man möjlighet att följa upp frågorna, vilket jag använde mig av, och be eleverna ge exempel på bra lärandesituationer och hur de lär sig kemiska begrepp bäst. De intervjuer som genomfördes var inte helt standardiserade då följdfrågor användes under intervjun (Patel och Davidsson, 2003). Vissa frågor är ändå bestämda, men av en öppen karaktär (Bilaga

23

2). Intervjun avslutas också med att lämna ordet till eleven då de får kommentera och tillägga vad de vill. Under arbetets gång har min frågeställning ändrat till att handla om elevernas uppfattning om arbetsformen. Tyvärr har denna ändring inte avspeglats i mina intervjufrågor som tar upp språkutveckling i många frågor. Elevernas erfarenhet av grupparbete, om samarbetet fungerade bra och om alla diskuterade, om övningarna hjälpte eleverna att förstå begreppen bättre är frågor som jag ville ha svar på och som kunde hjälpa mig att utvärdera arbetet med begreppslådorna.

Patel och Davidson (2003) skriver i sin bok om forskningsmetodik om vikten att intervjuaren bör ”go native” för att få mer sanningshaltiga svar på frågorna. Detta kan helt klart bli ett problem i intervjusituationerna då jag genom min praktik har intagit lärarrollen i förhållande till eleverna som ska intervjuas. Dessutom är de sociala bakgrunderna olika för mig och eleverna, framförallt vad gäller ålder och kulturell bakgrund.

Det är viktigt att få samtycke från både eleven och elevens vårdnadshavare om eleverna är under 18 år. Då jag genomförde intervjuerna berättade jag att eleverna skulle vara anonyma och frågade efter deras tillåtelse att få spela intervjun. Eleverna gav sitt samtycke till detta. Eleverna som jag intervjuade är alla myndiga vilket gör att jag inte behövt vända mig till deras vårdnadshavare. Undersökningen omfattar tre intervjuer, med både pojkar och flickor, som varade i ungefär 15 minuter vardera. Intervjuerna bandinspelades för att sedan transkiberas. I resultatdelen återfinns referat från intervjusvaren på centrala och intressanta samtalsämnen.

4.2.3 Deltagande observationer

Som observationsmetod valdes den deltagande observationen då jag hade en aktiv lärarroll under genomförandet av de praktiska övningarna med begreppslådan om redoxreaktioner. Det är viktigt att i förväg bestämma vilka beteenden och skeenden som ska observeras (Patel och Davidsson, 2003). Det jag ville undersöka var om samarbetet fungerade bra, hade gruppen en diskussion och arbetade de tillsammans. Hur fungerarde det experimentella arbetet och förstod grupperna redoxbegreppet? När jag och klassens kemilärare diskuterade undervisningstillfället innan genomförandet bestämde vi att dessa observationer också skulle kunna knyta till en formativ bedömning för att ge direkt feed back till eleverna. En enkel bedömningsmatris gjordes och presenteras i bilaga 3.

24

Andra frågor som dessutom kunde vara intressanta för utvecklingsarbetet är om de olika praktiska övningarna fungerade. Är någon av dem extra klurig? Är frågorna väldisponerade tidsmässigt? Även övriga kommentarer som kan uppstå under själva genomförandet är självfallet intressanta. Observationerna skrevs som dagboksanteckningar direkt efter att undervisningstillfället ägde rum.

4.3 Genomförande

De tre begreppslådorna har genomförts i två olika klasser i samband med undervisningen i de olika kemiska begreppen. Lektionernas omfattning var 2 x 50 minuter och under den här tiden skulle lektionerna startas, läxor förhöras, lådorna genomföras och redovisas. Tiden för arbetet med lådorna har varit ca 60 minuter. Klasserna skiljer sig åt vad gäller elevsammansättning då den ena klassen har enbart tvåspråkiga elever, denna klass benämns i detta arbete som klass A, och den andra klassen består av både en- och tvåspråkiga elever, denna klass benämns som klass B. Observationer och intervjuer har gjorts med elever från klass A, men enkäter har insamlats från båda klasserna. Enkäterna delades ut i dessa två klasser då det skulle vara intressant att jämföra de olika klassernas uppfattning om arbetet med begreppslådan. Då enkäterna delades ut påtalade jag att det var frivilligt att delta i enkäten och att jag ville att de skulle svara så ärligt som möjligt.

I början av intervjuerna inledde jag med att beskriva syftet med arbetet. Jag frågade om jag fick spela in intervjun. Jag var tydlig med att det bara är jag som ska lyssna på inspelningen och att de kommer att vara anonyma i det publicerade arbetet.

Begreppslådan om molbegreppet genomfördes under HT-10 i både klass A och klass B. Under detta tillfället gjordes ytterliggare en stationsövning som var en direkt uppföljning av en laboration klasserna gjort tidigare. De skulle beräkna en koncentration av en lösning innehållande en viss mängd natriumklorid. Begreppslådan om redoxreaktioner genomfördes i bägge klasserna under VT-11. Begreppslådan om syra-bas begreppet genomfördes enbart delvis på grund av att eleverna inte hade kommit så långt i undervisningen och inte haft några lektioner som berörde teorin. Fyra av uppgifterna valdes ut: neutralisering av natriumhydroxid med saltsyra, bestämning av värdet för saltsyra och ättiksyra med samma koncentration,

pH-25

bestämning av olika koncentrationer av saltsyra och ledningsförmåga hos utspädd saltsyra, natriumkloridlösning och mineralvatten.

Undervisningsmomentet startades med att jag förklarade vad vi menar med ”begreppslådor”. Jag betonade att det var viktigt att eleverna diskuterade med varandra och att målet var att de skulle förstå de kemiska begreppen bättre. Då vi arbetade med redox-lådan var några av övningarna obligatoriska och en bedömningsmatris presenterades för eleverna för att åskådliggöra den formativa bedömningen av dagens arbete (bilaga 3). Bedömningen skedde gruppvis.

26

5. Resultat och diskussion

De empiriska undersökningarna har gett intressanta och tänkvärda resultat om användandet av begreppslådor i undervisningen. Givetvis skulle det vara givande att göra mer omfattande empiriska undersökningar då enbart två klasser har deltagit i besvarandet av enkäten och fler elevintervjuer hade varit intressant, och förmodligen nödvändigt, för att kunna dra några slutsatser från dessa. Resultaten som arbetet omfattar kommer att presenteras och diskuteras i detta kapitel.

5.1 Analys av enkätsvar

I analysen av enkäterna har jag behandlat alla de enkäter som samlades in, en elev valde att inte besvara enkäten i klass A. I klass A har 23 enkätsvar lämnats in och i klass B 28. En enkät var bara delvis besvarad och jag har då bara behandlat dessa frågor som besvarades. Ingen vidare analys av de obesvarade frågorna har gjorts utan dessa behandlas helt enkelt som icke-svar och är inte med i statistiken. Enkäten som helhet och den exakta utformningen av frågorna ser ni, som nämnts tidigare, i bilaga 1.

Första frågan handlade om hur eleverna tyckte att samarbetet hade fungerat under dagens arbete. Histogrammet nedan visar enkätens svar uppdelat klassvis. I båda klasserna är det majoriteten som tycker att samarbetet fungerar bra men vissa skillnader är tydliga. Man kan notera att eleverna tyckte de samarbetade bättre i klass B än vad de tyckte i klass A. 60 % av eleverna i klass B tyckte samarbetet hade fungerat mycket bra jämfört med 20 % av eleverna i klass A. Om man behandlar både svaren mycket bra och bra så har 92 % av eleverna i klass B gett de svaren vilket motsvarar enbart 72 % i klass A. Ett par av eleverna valde att kommentera frågan (även om uttrymme inte gjort på enkäten för detta) att de hade velat välja grupp själva. En annan elev skrev uttryckligen att den inte tyckte om en annan elev i gruppen.

27

Nästa fråga berörde om eleverna tyckte det var lätt att förstå övningarna. Klassernas enkätsvar är rätt lika, men där man kanske kan se en viss övervikt till att klass B tyckte att det var lättare att förstå uppgifterna. Den märkbara skillnaden skulle kunna bero på att klass B har det enklare med det svenska språket.

Tredje frågan tog upp frågeställningen kring om övningarna hade hjälpt eleverna att förstå begreppet. I bägge klasserna tyckte mellan 70-80 % av eleverna att övningarna hade ökat deras förståelse. 20 % i klass A och 25 % i klass B tyckte inte att övningen tillfört ökad förståelse. Det kändes bra att ingen elev tyckte att övningarna hade gett dem en sämre förståelse.

0 10 20 30 40 50 60 70 Mycket  bra Bra Varken bra  eller dåligt Dåligt Mycket  dåligt Fråga 1. Samarbetade gruppen bra under  dagens övningar? Klass A, % Klass B, % 0 10 20 30 40 50 60

Ja Oftast Ibland Nej Vet ej

Fråga 2. Var det lätt att förstå övningarna och  vad ni skulle göra?

Klass A, % Klass B, %

28

Nästa fråga handlade om hur gruppen fungerat i diskussionerna. Hade de diskuterat övningarna och problemen ordentligt så att alla förstod dem och resultaten de fick fram. Klass B var bättre på att diskutera övningarna i hela gruppen då hela 61 % av klassen svarade ja, vilket ska jämföras med klass A där 35 % svarade ja. I histogrammet nedan ser man tydligt att det finns en skillnad mellan klass A och klass B.

Den sista flervalsfrågan handlade om eleverna trodde att fler övningar av denna sort skulle hjälpa dem att förstå de olika kemiska begreppen bättre. I klass A svarade 45 % ja och 45 % kanske.

0 20 40 60 80 100

Bättre Tillförde inget Sämre

Fråga 3. Hjälpte dagens arbete dig att förstå  begreppet redox‐reaktioner? Klass A, % Klass B, % 0 10 20 30 40 50 60 70

Nej Ibland Oftast Ja vet ej

Fråga 4. Diskuterade gruppen övningarna ordentligt  så att alla förstod problemen och hur ni skulle lösa 

dem?

Klass A,  % Klass B,  %

29

I klass B blev svaren 53 % för ja och 36 % kanske. Förmodligen är undervisningssättet bra för att få en variation på undervisningen och passar vissa elever bättre än andra.

Sista frågan på enkäten var en öppen fråga där eleverna själva skulle formulera ett svar på vad oxidation och reduktion var för något. De flesta skriver helt korrekt att vid en oxidation avger ett ämne elektroner, eller att ett ämne ger bort elektroner, och att en reduktion är när ett ämne upptar/tar upp elektroner. I klass A använder sig 74 % elever av den korrekta definitionen och i klass B 85 %, vilket inte är någon stor skillnad. Däremot använder fler elever i klass A sina ”egna ord” i förklaringarna och inte bara att oxidation är då ett ämne avger elektroner osv. Några stycken elever skrev att antalet elektoner som avges och upptas i redoxreaktioner är två stycken, vilket skulle kunna bero på att de flesta exempel i övningarna är sådana reaktioner. ”Oxidation =

ett ämne avger två elektroner. Reduktion = ett ämne tar upp två elektroner”. En elev skrev att ett

ämne övergår från fast till flytande form vid oxidation, vilket förmodligen härrörde till att metaller blir joner och lösliga i vatten. ”oxidation = ett ämne som går över från fast till flytande

form dvs det bildas joner. Reduktion = när joner går över från flyttande till fast form dvs. Joner omvandlas till atomer”. Detta skulle kunna vara ett exempel på att eleverna har svårigheter att

skilja på metalljoner och metallen (grundämnet) (Barke et al, 2009). I klass B var det inte så många olika förklaringar men där hade tre elever felaktigt angett att när ett ämne oxideras tar det upp elektroner, alltså hade eleverna blandat ihop oxidation och reduktion. Det hade varit intressant om jag innan arbetet med begreppslådan ställde frågan om vad en reduktion och oxidation var för något för att kunna dra slutsatser om undervisningsformens effekt.

0 10 20 30 40 50 60 Ja Kanske Spelar ingen  roll Tveksamt Nej Fråga 5. Tror du att fler övningar av samma typ som idag  skulle hjälpa dig förstå olika begrepp inom kemin bättre? Klass A, % Klass B, %

30

Enkätfrågorna borde i större grad haft mer elevfokus än gruppfokus, vilket jag hade fått om jag frågat efter om eleven själv anser att de kan diskutera och förklara resultaten i de olika övningarna istället för om gruppen diskuterade. Vidare hade det varit intressant att veta vilka övningar som de tyckte varit mest givande. Tyvärr har jag inte formulerat enkätfrågorna tillräckligt bra då jag blandat frekvens och icke-frekvens i svarsalternativen.

5.2 Intervjuanalyser

Det intervjuprotokoll som jag hade som utgångspunkt i elevintervjuerna finns i sin helhet i bilaga 2. I detta stycke kommer jag att ta upp de mest intressanta frågorna och diskutera skillnader och likheter i elevernas svar. Eleverna benämns i referaten som elev 1-3. Frågorna och följdfrågorna som ställs i referaten är fetstilade.

Intervjuerna innehåller några frågor som berör begreppslådornas arbetssätt och hur eleverna tycker att gruppen arbetade under övningarna. Den första frågan jag vill ta upp är den om eleverna tycker att sådana här övningar som samlats i begreppslådorna hjälper dem att förstå de kemiska begrepp de ska lära sig?

Anser du att sådana här övningar hjälper dig förstå det ni ska lära er bättre?

Elev 1: Ja det tycker jag - Varför? - För man repeterar för det första det man ska ha haft. Ja, att det är lite som ett test som ett prov där man testar sig själv om man kan eller så lärt sig.

Elev 2: Ja, det var jättebra. Det här var nytt för oss för – brukar inte göra så. Så jag tyckte det här var bra. Istället för att ha två lektioner i rad och inte göra något i grupp så har du möjlighet att alltså göra något annat under lektionen. Det tyckte jag var bra. Elev 3: Ja, jag tycker det är bättre så plus, att vi gör det själva, det är inte läraren som gör det så vi ser hur det går till liksom. Plus, det är vi som gör saken.

Alla elever är positiva till der här sorten av övningar. Jag hoppas att de svarat ärligt på frågan och inte säger det som de kanske tror jag förväntar mig att de ska svara då de vet att övningarna satts samman av mig och ingår i mitt examensarbete. Eleverna nämner alla olika anledningar till varför de är positiva till den här typen av arbete; att de får möjlighet att repetera begreppen, får lite variation på undervisningen och att man själv får vara den som experimenterar.

31

Vad är dina erfarenheter av grupparbete på lektionstid?

Elev 1: Grupparbete hjälper till en viss del om samtliga elever är lite vad ska vi säga att de har energi att de gillar att arbeta med andra. Men det finns vissa som inte gillar det och då är det svårt. Du vill samarbeta med dom men dom vill inte göra det. Då blir det lite svårare.

Elev 2: Jag tycker det är jättebra för att det alltså när vi har grupparbete så kan vi lära hur de andra tänker och lära oss faktiskt mycket än det om vi bara själva tänker. Så det är bra.

Att lära sig hur de andra tänker är vad elev 2 tycker är positivt med grupparbete och det hjälper lärandet. Att det är viktigt att samarbetet fungerar bra nämns i elev 1:s svar där det nämns att alla elever måste ha energi och vara aktiva i grupparbetet. Nästa fråga som kan vara intressant att diskutera närmare är hur samarbetet fungerade och om de var måna om att alla i gruppen skulle förstå både hur problemen skulle lösas och deras svar.

Arbetade alla i gruppen under övningarna? Diskuterade ni i gruppen mycket tills alla förstod problemen och svaren?

Elev 1: Alltså det var två av oss som diskuterade och sa vad dom skulle göra. Men två andra jobbade helt ensamma.

Elev 2: Ja, de flesta fast --- det finns några som inte tyckte om en som var med i gruppen. Så det var därför.

Elev 3: Ja, för det mesta så hjälptes vi åt och sånt...Vi diskuterade om det behövs men annars så svarade vi bara på frågan. Såg till att alla kan det och så.

Elev 3 är den enda av eleverna som tyckte samarbetet fungerade, även om formuleringen - för det mesta, lades till. De andra eleverna påtalar brister i samarbetet då den ena gruppen verkar ha arbetat helt splittrat och den andra gruppen hade en gruppmedlem som inte riktigt fick/ville vara med. Det är inte alltid man som lärare vet om alla konflikter i en klass och det kan vara svårt att få till de optimala grupperna. För att få ut det bästa av undervisningssituationen kanske man ska lägga lite mer kraft på gruppindelningarna. Vid detta tillfället delades eleverna bara in så som de satt då arbetet skulle komma igång så snabbt som möjligt.

32

Som avslutning på intervjuanalyserna kan nämnas att elevernas syn på det praktiska laborativa momentet i kemiundervisningen varierade en del. Två av eleverna tyckte det var väldigt viktigt och en av eleverna framhöll att det var främst så eleven lärde sig, genom att göra kemi själv och känna det med händerna. En av eleverna ville se läraren utföra demonstationslaborationer vilket eleven tyckte var lärorikt och intressant.

Frågorna under intervjun har fel inriktning och borde ha behandlat själva arbetsformen mer. Frågorna kunde också ha varit av en mer öppnare karaktär. Att fråga eleverna om arbetets betydelse och om vad de hade tyckt om övningarna istället blivit beskrivna för dem hade varit relevanta frågor. Jag borde också ha frågat vad eleverna anser att förståelse är för något. Intervjun hade också kunnat innehålla mer kunskapsrelaterade frågor.

5.3 De deltagande observationer

I klass A observerades grupperna enligt den bedömningsmatris som tidigare diskuterats när klassen arbetade med den begreppsredoxlådan (Bilaga 3). I de deltagande observationerna undersöktes hur samarbetet och det praktiska arbetet fungerade, om grupperna förstod redoxbegreppet och hur redovisningen gick. Klassen delades in i sex grupper med fyra elever i

varje grupp. Vi6 observerade att tre av grupperna samarbetade väldigt bra och att en av grupperna

inte arbetade så bra tillsammans. Det praktiska arbetet fungerade bra för fyra av de sex grupperna. Det var bara fyra grupper som muntligen redovisade något i slutet av lektionerna, men de grupper som redovisade gjorde detta mycket bra då tre grupper fick den bästa bedömningen. Vad gäller begreppsförståelse var det bara en grupp som fick bedömningen bäst och två grupper bedömdes som mindre bra. I arbetet med redox-lådan upplevde vi lärare att eleverna samarbetade bättre än vad de själva genom sina enkätsvar och intervjuer berättade.

I mina dagboksanteckningar har jag gjort några noteringar som inte berörs i bedömningsmatrisen:

• Tiden räckte inte till för att alla grupper skulle hinna alla stationsövningar.

6 _{Den formativa bedömningen gjordes av klassens lärare Marianne Almström och mig efter genomförd}

33

• Eleverna har svårt att när de diskuterar redoxreaktioner skilja på joner och metaller (vilket beskrivs som ett vanligt problem i litteraturen (Barke 2009)).

• I samtalen mellan eleverna som ägde rum under grupparbetet hände det att eleverna bytte över till sitt modersmål.

34

6. Avslutande diskussion

Mitt arbete har innehållit två moment, dels en utvecklingsdel då tre olika begreppslådor har utvecklats, dels en empirisk undersökning där användandet av lådorna har diskuterats utifrån ett elevperspektiv. Syftet med att utveckla dessa lådor var att eleverna skulle använda de nyss lärda kemiska begreppen i smågruppsdiskussioner följt av redovisning av grupparbetet i helklass för att eleverna ska lära sig att uttrycka sig på ett korrekt kemiskt sätt. I litteraturen nämner man att

detta arbetssätt kan vara viktigt för språkinlärningen hos tvåspråkiga elever (Airey, 2009,

Cederberg 2006, Lemke, 1990).

6.1 Sammanfattning av resultaten

Frågeställningen jag formulerade för de empiriska undersökningarna i början av arbetet löd som följande: Hur uppfattar de undervisade eleverna arbetsformen, där de i begreppslådor arbetar

med centrala ämnesspecifika begrepp? Har jag då fått svar på min problemfrågeställning? I

enkäterna svarade 75 % av eleverna att de tyckte att övningarna i begreppsredox lådan hade hjälpt dem att förstå redoxbegreppet bättre. I enkät och intervjuanalyserna står det klart att eleverna tyckte att detta arbetssätt överlag var bra och roligt, men också lärorikt. Även om bara ca 50 % ansåg att fler av denna sorts övningar skulle hjälpa dem att förstå olika kemiska begrepp. En elev sa i intervjun att denne lärde sig kemi bäst genom att själv laborera och experimentera, ”learning by doing” som pedagogen Dewey förknippas med (Forssell, 2005). Alla elever var inte positiva till grupparbete och i enkätsvaren, men också under intervjuerna, framkom det att en del grupper hade haft svårt att samarbeta. Kanske skulle det vara värt lite extra tid och tankemöda på att dela in eleverna så att grupperna fungerar bra.

Begreppslådorna hade bra övningar som fungerade bra både praktiskt och teoretiskt. Den sista övningen i begreppslådan om molbegreppet var lite knepig då eleverna fick en modell av en NaCl-kristall. Förmodligen berodde det på att de har svårt att greppa modellen av en saltstruktur

35

och tror att salt innehåller enskilda formelenheter NaCl (Ringnes och Hannisdal, 2009). När klasserna arbetade med begreppslådan i redoxkemi observerade jag att de blandade benämning för metallerna med metalljonerna (Barke 2009) och det hade varit bra om någon övning mer specifikt inriktade sig på denna problematik. Vid undervisningstillfället med lådan som behandlade syra-bas begreppet användes bara fyra övningar, eftersom det enbart var en introduktion till ämnesområdet, så det är svårt att veta hur väl de andra övningarna fungerar i verkligheten.

Vid undervisningstillfället med mollådan noterade jag att den första övningen tog längst tid och att de sedan kom in i arbetet och påföljande uppgifter gick fortare. Jag tycker mig också ha sett att samarbetet i grupperna fungerade bättre och bättre för varje begreppslåda som klasserna har arbetat med, och det verkade som om eleverna ”lärde sig” arbetssättet. Det är generellt svårt att planera tiden för den här typen av övningar. Några grupper jobbar fort och får tid över, medan andra grupper behöver all tid de kan få. Man bör fundera på hur man ska hantera det när man planerar lektionen och ha några extra uppgifter tillhands.

Att grundligt studera litteraturen för att ta reda på vad forskningen säger om elever har svårt att förstå om de olika begreppen är svårt att få tid till i den vanliga lektionsplaneringen (Andersson, 2005). Undervisningssituationen gör att man som lärare har stora möjligheter att diskutera och förklara problem med alla elever, vilket kan vara svårt att uppnå i en mer traditionell undervisning. En sådan här undervisningssituation kräver en del förberedelser för läraren innan lektionen, och under själva lektionen haglar det av frågor som ivriga elever vill ha svar på.

6.2 Tillförlitligheten

Studiens tillförlitlighet kommer här att diskuteras. Speciellt vill jag nämna att den empiriska undersökningens randomisering kan diskuteras då intervjuerna genomfördes med tre frivilliga elever vilket givetvis påverkar resultatet. Alla elever, förutom en, som var närvarande under tillfället lämnade in besvarade enkäter och enbart en enkät var delvis besvarad. Det faktum att eleverna känner mig kan ha påverkat deras svar då de vet att det var jag som utvecklade lådorna. En pilotundersökning av enkäten hade varit att föredra men gjordes inte pga tidsbrist.

36

Förutsättningarna av studien är också att det är jag själv som utvärderar mitt eget arbete vilket givetvis påverkar tillförlitligheten.

Arfwedsson (1992) skriver att utförda experiment med ett antal klasser som får genomgå samma undervisning ger banala och svaga resultat och det var fallet i arbetets undersökningar. Han föreslår att man istället låter några olika lärare undersöka undervisningssekvensen i sina respektive klasser för att stärka tillförlitligheten.

För att kunna dra några slutsatser av ökad begreppsförståelse hos eleverna borde en förstudie gjorts där eleverna fick svara på några frågor kring begreppet. Samma frågor skulle sedan kunna ställas efter genomförandet av undervisningen.

6.3 Framtiden

Under arbetets gång har jag kommit på fler utvecklingsmöjligheter och variationer av lådorna. Man kan använda alla övningar samlade i lådorna vid ett undervisningstillfälle, såsom det har gjorts här i arbetet, eller bara använda sig av några utvalda. Man kan visa vissa övningar som demonstrationer och låta eleverna diskutera resultatet och sina observationer. Man kan låta eleverna under grupparbetet koncentrera sig på en uppgift per grupp och lägga större tid på redovisning, eller att alla grupper gör ett par utvalda övningarna samtidigt. I våra diskussioner under arbetet med begreppslådorna kläcktes idén att övningarna skulle kunna utformas mot

betygkriterierna i kursmålen.7 Lådorna skulle kunna innehålla G, VG och MVG uppgifter, där

eleverna själva skulle kunna välja vilka uppgifter de ville ta sig an. Svårigheten på uppgifterna skulle givetvis varieras, men också instruktionerna till det praktiska arbetet och kravet på observations- och slutledningsförmåga.

Begreppslådorna kommer jag att använda vid de tillfällen då jag tycker att eleverna behöver träna sig att uttrycka sig kemiskt korrekt och då det kan vara bra med variation i undervisningen. Det gör också det möjligt att förbättra dem enligt de slutsatser jag dragit från tidigare lektioner och utvecklingsarbetet blir då den cykliska process Andersson (2005) har beskrivit i litteraturen. Jag tror att jag kommer att ha stor glädje av det här arbetet i framtiden i min profession som lärare. Flera lådor skulle kunna utvecklas för andra områden som kemikurserna omfattar t.ex.

7

37

organisk kemi, kemisk bindning, kemisk jämvikt, miljökemi och biomolekyler. Mitt mål för framtiden är att ha en begreppslåda utformad för varje centralt ämnesinnehåll som finns beskrivet i de nya kursplanerna (Skolverket, 2010).

En av de elever som intervjuades tyckte att det behövdes mer elevdiskussioner under lektionerna för att denne skulle lära sig det typiska ”kemispråket”, och det är precis det som jag diskuterade i inledningen och en av anledningarna till att arbetet med begreppslådorna blev av.

38

Referenser

Airey, John (2009); Science, Language and Literacy – Case studies of learning in Swedish

University Physics; Doktorsavhandling; Uppsala Universitet.

Andersson, Björn (2002); Utveckling av naturvetenskaplig undervisning – två exempel; Strömdahl, Helge (red.), (2002); Kommunicera naturvetenskap i skolan – några

forskningsresultat; Lund; Studentlitteratur.

Andersson, Björn (2005); 27. Design och validering av undervisningssekvenser - en

ämnesdidaktisk forskningsstrategi. Med exempel från naturvetenskap. Andersson, Björn (red); NA-SPEKTRUM Studier av naturvetenskapen i skolan; Göteborg; Institutionen för pedagogik

och didaktik.

Andersson, Stig; Sonesson, Artur; Svahn, Ola och Tullberg, Aina (2007); Gymnasiekemi A; Liber; 3:e upplagan; Stockholm.

Arfwedson, Gerhard (1992); Didaktisk forskning didaktiskt utvecklingsarbete; Didaktikcentrum; Stockholm.

Barke, Hans-Dieter; Hazari, Al; Yitbarch, Sileski (2009); Misconception in Chemistry –

Addressing perceptions in Chemical Education; Springer; Berlin, Heidelberg.

Carlström, Inge och Carlström Hagman, Lena-Pia (2006); Metodik för utvecklingsarbete och

utvärdering; 5:e uppl. Studentlitteratur, Lund.

Cederberg, Meta (2006). Utifrån sett – inifrån upplevt; Malmö. Tillgänglig på internet på följande adress: http://dspace.mah.se/bitstream/handle/2043/7230/Avhandling.pdf?sequence=2;

Drechsler, Michal (2007); Models in chemistry education – a study of teaching and learning

acids and bases in Swedish upper secondary schools; Doktorsavhandling; Karlstad University.

Duit, Reinders (2009); Bibliography – STCS. Students’ and Teachers’ Conceptions and Science

39

Forssell, Anna (2005). Boken om pedagogerna, Stockholm; Liber.

Lemke, Jay L. (1990); Talking Science- Language, Learning, and Values; New Yersey; Ablex Publishing Corporation.

Mahaffy, Peter (2004); The Future Shape of Chemistry Education; Chemistry Education: Research and Practice, 2004; 5(3); 229-245.

Millar, Robin (2004); The role of practical work in the teaching and learning of science; Hämtat 2011-04-15; www7.nationalacademies.org/bose/Millar_draftpaper_Jun_04.pdf

Palmér, Anne (2008); Språk och lärande; Rapport från Skolverket. Tillgänglig på internet;

http://www.skolverket.se/publikationer?id=1807. Hämtat 2011-01-15.

Patel, Runa; Davidsson, Bo (2003); Forskningsmetodikens grunder: att planera, genomföra och

rapportera en undersökning; Lund; Studentlitteratur.

Skolverket (2000), Kursplaner. Nedladdad: 2009-05-03

Skolverket (2010), Kursplaner; Nedladdad: 20100-02-26

Strömdahl, Helge (1996); On mole and amount of substance. A study of the dynamics of concept

formation and concept attainment; Doktorsavhandling; Göteborgs Universitet.

Säljö, Roger; Wyndhamn, Jan (2002). Naturvetenskap som arena för kommunikation – ett sociokulturellt perspektiv på lärande; Strömdahl, Helge (red.); Kommunicera naturvetenskap i

skolan – några forskningsresultat; Lund; Studentlitteratur.

Johnsson, Bo; Svedner, Per Olov (2006); Examensarbetet i lärarutbildningen;Uppsala; Kunskapsföretaget i Uppsala AB.

Ringnes, Vivi; Hannisdal, Merete (2009), Kjemi fagdidaktikk – kjemi i skolen, Kristiansand, Norge; Højskoleforlaget. 2:a upplagan.

Åberg, Svante (1998); Skol-Kemi; Umeå Univeristet; http://school.chem.umu.se/Compiled/;

40

Österlund, Lise-Lotte (2010); Redox models in chemistry – a depiction of the conceptions held by

41

Bilaga 1

Enkät 20110301 Klass;_______________

Den här enkäten består av 6 frågor som jag vill att du svarar på så ärligt som möjligt, svaren är anonyma. Frågorna handlar om det som vi gjort under dagens lektion.

1. Samarbetade gruppen bra under dagens övningar?

( ) Mycket bra ( ) Bra ( ) Varken bra eller dåligt ( ) Dåligt ( ) Mycket dåligt

2. Var det lätt att förstå övningarna och vad ni skulle göra?

( ) Ja ( ) Oftast ( ) Ibland ( ) Nej ( ) Vet ej

3. Hjälpte dagens arbete dig att förstå begreppet redox-reaktioner;

( ) Bättre ( ) Tillförde inget ( ) Sämre

Kommentar;___________________________________________________________

4. Diskuterade gruppen övningarna ordentligt så att alla förstod problemen och hur ni skulle

lösa dem?

( ) Nej ( ) Ibland ( ) Oftast ( ) Ja ( ) Vet ej

5. Tror du att fler övningar av samma typ som idag skulle hjälpa dig förstå olika begrepp

inom kemin bättre?

( ) Ja ( ) Kanske ( ) Spelar ingen roll ( ) Tveksamt ( ) Nej

Kommentar;_________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

6. Beskriv med ord vad en oxidation och en reduktion är;

______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ____________________________________________________________

42

Bilaga 2

Intervjufrågor

Kan du beskriva någon/några tillfälle då du blivit stolt eller glad för något du gjort i skolan?

Hur anser du att en lektion ska vara för att du ska lära dig mycket, och tycka det är kul att lära dig?

Vad är dina erfarenheter av grupparbete på lektionstid? Varför?

Arbetade alla i gruppen under övningarna vi gjorde i tisdags? Diskuterade ni i gruppen mycket tills alla förstod problemen och svaren?

Anser du att sådana här övningar hjälper dig förstå det ni ska lära er bättre? Varför?

Anser du att det är viktigt att stationsövningarna diskuteras i hela klassen efteråt, att man har en genomgång?

Vad har du för erfarenheter av att det kan vara svårt med språket i skolan? Om du tycker det är svårt med språket – är det något du upplever ofta?

Hur tror du att läraren skulle kunna hjälpa elever med språksvårigheter?

Hjälper praktiska övningar, som de i tisdag, dig att förstå knepiga kemiord? Och i så fall på vilket sätt?

Tycker du det är svårt/pinsamt att prata inför klassen? Varför?

Vad har du för erfarenhet av att skriva svar på kemifrågor på tex prov, redovisning,, inlämninguppgifter eller labrapporter / Att skriva kemi helt enkelt? Svårt/Lätt? Vad skulle hjälpa till? Diskuterar du med dina kompisar hur ni ska skriva labrapporter eller inlämningsuppgifter tex? Är det lättare att skriva kemi om man först får diskutera med andra elever?

Vad tycker du om ämnet kemi? – tycker du det är svårt?

43

Bilaga 3

BEDÖMNING AV GRUPPARBETE NV1

Mindre bra Bra Bäst

Förståelse av redoxbegreppet Det experimentella arbetet Samarbete Muntligt framförande av svar