Följer läroboken i fysik ämnesplanen och läroplanen? – en analys av fyra läroböcker i fysik och intervju med två läroboksförfattare

(1)

Examensarbete

15 högskolepoäng, grundnivå

Följer läroboken i fysik ämnesplanen och

läroplanen?

– en analys av fyra läroböcker i fysik och intervju med två

läroboksförfattare

Does the textbook in physics follow the curriculum?

-analysis of four textbooks in physics and interviews with two textbooks authors

Carina Lagerholm

Kompletterande pedagogik utbildning (KPU) 90 hp Ämneslärare, Fysik

Datum för slutseminarium: 2015-01-16

Examinator: Eva Davidsson

Handledare: Leif Karlsson NMS

(2)

(3)

3

Sammanfattning

I detta examensarbete har fyra läroböcker i fysik för gymnasieskolan analyserats för att se hur dessa överensstämmer med ämnesplanen i fysik och läroplanen för

gymnasieskolan. Analysen har gjorts utifrån ett eget utvecklat analysverktyg som utgått ifrån det centrala innehållet i ämnesplanen, men även de kunskaper och förmågor i läroplanen som anses kunna visualiseras i en lärobok. Som ett komplement till analysen av läroböckerna intervjuades även två läroboksförfattare för att ge en inblick i hur styrande ämnesplanen och läroplanen är vid utvecklandet av en lärobok.

Analysen tillsammans med intervjuerna visar på att ämnesplanen och det centrala innehållet är starkt styrande över innehållet i läroböckerna. Däremot förbises

läroplanens kunskaper och förmågor, som analysen fokuserat på, i större utsträckning då läroboksförfattarna inte anser att dessa lämpar sig för en lärobok.

Nyckelord: fysik, läromedel, lärobok, textanalys, analysverktyg, intervju, läroplan, ämnesplan, centrala innehållet

Abstract

Four physics textbooks have, within the framework of this thesis, been analysed in order to see how well they correspond to the curriculum. The analysis was carried out using a self-developed tool, which is based on the core content and required abilities listed in the curriculum. As a compliment to the analysis two interviews, with textbook authors, were also conducted in order to gain their view on what role the curriculum plays when constructing a textbook.

The analysis together with the interviews show that the core content in the

curriculum strongly influence the content in the textbooks. Some of the abilities that the curriculum lists are overlooked, because the textbook author considered them not to be suitable for a textbook.

Keywords: physics, textbook, teaching material, text analysis, analysis tool, interview, curriculum

(4)

(5)

5

Innehållsförteckning

Sammanfattning ... 3 Abstract ... 3 1 Inledning ... 7 2 Syfte ... 8 2.1 Frågeställningar ... 8 3 Teori ... 10 3.1 Läromedelsgranskning ... 10 3.2 Läroplansteori ... 11

3.3 Användningen av läromedel i skolan ... 13

3.4 Forskning om läromedelsinnehåll ... 14

4 Ämnesplanen och Läroplanen ... 15

4.1 Ämnesplanen i fysik för gymnasieskolan ... 15

4.1.1 Centrala innehållet ... 17 4.2 Naturvetenskapliga programmet ... 19 4.3 Teknikprogrammet ... 20 5 Analysverktyget ... 21 5.1 Kravet/fokus på analysverktyget ... 21 5.2 Analysverktygets kategorisering ... 22 5.3 Analysens genomförande ... 25 6 Läroböckerna ... 26 6.1 Ergo ... 27

6.1.1 Hur begreppen, modellerna, teorierna och arbetsmetoderna beskrivs ... 27

6.1.2 Problemförståelsen ... 29

6.1.3 Verklighetsanknytning ... 29

6.2 Orbit ... 30

6.3 Heureka! ... 32

6.4 Impuls ... 35

(6)

6 6.4.2 Problemförståelse ... 37 6.4.3 Verklighetsanknytning ... 37 6.5 Jämförelse av läroböckerna ... 38 7 Intervjuer ... 40 7.1 Intervjufrågorna ... 40 7.2 Sammanfattning av intervjuerna ... 42

7.2.1 Syftet med studien ... 42

7.2.2 Läroplanens påverkan på läroboken ... 43

7.2.3 Läroboksförfattarens egna reflektioner ... 43

7.2.4 Teknisk information ... 44

8 Diskussion ... 45

8.1 Tolkningen av läro- och ämnesplanen i läroböckerna ... 45

8.1.1 Orientering om… ... 46

8.1.2 Klimat- och Väderprognoser ... 47

8.1.3 Läroplanen i skymundan ... 47

8.2 Läroboken som ett fullständigt läromedel ... 49

8.3 Läraransvaret ... 50

8.4 Slutsats ... 50

Referenser ... 52

Bilaga A: Läroböckernas redogörelse över momenten ... 55

A.1 Ergo, Strålning inom medicin och teknik ... 55

A.2 Ergo, Klimat- och väderprognoser ... 56

A.3 Orbit, Strålning inom medicin och teknik ... 57

A.4 Orbit, Klimat- och väderprognoser ... 58

A.5 Heureka!, Strålning inom medicin och teknik ... 59

A.6 Heureka!, Klimat- och väderprognoser ... 60

A.7 Impuls, Strålning inom medicin och teknik ... 61

A.8 Impuls, Klimat- och väderprognoser ... 62

Bilaga B: Transkribering av första intervjun ... 64

(7)

7

1 Inledning

Läroboken fungerar för många lärare som ett viktigt stöd i undervisningen (Skolverket, 2006; Johansson Harrie, 2009). Flertalet lärare använder sig dessutom endast utav en lärobok när de utformar undervisningen och förlitar sig därmed på att denna lärobok följer både läro- och ämnesplanen (Skolverket, 2006; Johansson Harrie, 2009).

Vid flertalet tillfällen har jag stött på lärare som enbart återberättar det som står i läroboken för eleverna. Detta återberättande av läroboken kan t.ex. ske genom att lärobokens innehåll och text har kopierats in i en PowerPoint presentation. Jag har även märkt att även om läraren inte ordagrant återberättar det som står i läroboken är det ovanligt att undervisningen går utanför lärobokens innehåll.

Varför en stor del av lärarna genomför undervisningen på detta sätt kan säkert bero på flertalet faktorer. Att de inte har tillräckliga ämneskunskaper för att frångå från tryggheten som läroboken ger (Skolverket, 2006). Att de inte har tillräckligt med tid för att förbereda en annan typ av undervisning (Skolverket, 2006; Johansson Harrie, 2009). Eller att lärarna helt enkelt anser att läroboken följer läro- och ämnesplanen och därmed kan undervisningen fullgöras utifrån läroboken (Johansson Harrie, 2009). Oavsett faktorerna som motiverar till en undervisning som inte går utanför lärobokens innehåll, så skapas det problem om det skulle visa sig att läroboken inte följer läro- och

ämnesplanen, eftersom eleverna då kommer fråntas möjligheten att utveckla de kunskaper och förmågor som kommer till uttryck i läro- och ämnesplanen.

När skolinspektionen (2010) granskade fysikundervisningen på högstadiet fann de att många utav lärarna lät läroboken helt styra undervisningen och att dessa lärare förlitade sig på att lärobokens innehåll följde kursplanen. Dock visade läromedelsgranskningen att dessa läroböcker i fysik som användes på högstadiet inte följde kursplanen

(Skolinspektionen, 2010).

Frågan blir då om läroböckerna som används i fysik på gymnasiet har ett innehåll som återspeglar läro- och ämnesplanen eller om även dessa uppvisar luckor som kommer att påverka undervisningen om den enbart görs utifrån lärobokens innehåll.

(8)

8

2 Syfte

I och med den nya skollagen som kom 2011 fick läraren ett större ”ansvar för det professionella innehållet i den pedagogiska yrkesutövningen” (Skolverkets lägesbedömning, 2013, s. 10). Som lärare har du ett ansvar gentemot eleverna, att bedriva en undervisning som håller god kvalitet, som kan ge eleverna de kunskaper som de behöver för sina framtida studier och yrkesliv (Skolverkets lägesbedömning, 2013).

Är det då möjligt som lärare att skapa dessa förutsättningar för eleverna om undervisningen bedrivs endast utifrån läroboken? Kan man som lärare utgå ifrån att lärobokens innehåll överensstämmer med det innehåll som läro- och ämnesplanen specificerar? Kan man som lärare hänvisa till läroboken när elever varit frånvarande, för att eleven ska kunna ta igen det den missat?

Syftet med denna studie blir därför att studera om läroböckerna i fysik för gymnasieskolan har ett innehåll som återspeglar läro- och ämnesplanen.

2.1 Frågeställningar

För att smalna av studien ytterligare har följande frågeställningar formulerats med tillhörande underfrågor.

 Hur väl följer läroböckerna i fysik ämnesplanen och läroplanen? o Är alla delar i det centrala innehållet uppfyllt?

o Finns de kunskaper och förmågor som är specificerade av ämnesplanen och läroplanen i läroböckerna?

 Hur resonerar kursboksförfattarna när de skriver en lärobok?

o Hur mycket påverkar det centrala innehållet lärobokens innehåll? o Hur mycket påverkar läroboksförfattarnas egna intressen innehållet i

läroboken?

o Ska det gå att följa läroboken till punkt och pricka, varken lägga till eller dra ifrån?

(9)

9

 Vilken roll har läraren i granskning av hur lärobokens innehåll förhåller sig till läro- och ämnesplanen?

För att svara på detta kommer denna studie att analysera fyra läroböcker i fysik.

Analysen kommer att studera i vilken utsträckningen både läroplanen och ämnesplanen tas upp i läroböckerna. Som ett komplement till analysen av läroböckerna kommer även två läroboksförfattare att intervjuas för att få en inblick i deras syn på hur de anser att en lärobok ska användas i undervisningen, samt hur läro- och ämnesplanen påverkar innehållet i läroböckerna.

(10)

10

3 Teori

I tidigare läroplaner var styrningen av vad som ansågs vara lämpliga läromedel betydligt större än idag. Fram till mitten på 1970-talet innehöll kursplanerna även förteckningar över vilka läromedel som var tillåtna att använda i undervisningen (Skolverket, 2006; Juhlin Svensson, 2000). I läroplanen för grundskolan från 1980 (Sverige, 1980) finns ett helt stycke som behandlar vad läromedel är och hur det ska användas i undervisningen. I dagens läroplan för gymnasieskolan nämns endast rektorns ansvar att eleverna ”får tillgång till handledning och läromedel av god kvalitet samt andra lärverktyg för en tidsenlig utbildning, bl.a. bibliotek, datorer och andra tekniska hjälpmedel” (Skolverket, 2011a, s. 15). Det har alltså skett en förändring gällande synen på läromedel sedan 1980-talet. Däremot har lärobokens roll i undervisningen inte minskat, ”tvärtom kan senare tids utveckling mot allt vagare kursplaner leda till en starkare ställning för läroboken” (Johansson Harrie, 2009, s. 16).

I detta kapitel studeras granskningen av läromedel utifrån ett historiskt perspektiv, vilken påverkan som läroplanen och ämnesplanen kan ha på undervisningen, samt hur läroböcker används i undervisningen.

3.1 Läromedelsgranskning

År 1938 infördes en statlig reglering av läromedel genom statens läromedelsnämnd, som hade i uppgift att granska huruvida läromedlen överensstämmer med kursplanen och göra förteckningar av de läromedel som var godkända att använda sig utav i undervisningen (Juhlin Svensson, 2000; Calderon, 2012a). Fram till 1974 granskade staten alla läromedel innan de började användas i undervisningen, därefter granskades endast läromedel för de samhällsorienterande ämnena (Calderon, 2012a). Tidigare granskning av läromedel hade även tittat på det pedagogiska upplägget, men nu

(11)

11

utvecklingen mot ett ökande lokalt ansvarstagande över läromedelsgranskningen, och läromedelsfrågorna kom att bli en kommunal fråga (Juhlin Svensson, 2000). År 1983 upphörde statens möjlighet att stoppa läromedel (Johansson Harrie, 2009) som inte ansågs uppfylla kraven. Efter 1983 försvann helt statens möjlighet att godkänna

läromedel istället kunde ett omdöme ges (Calderon, 2012a). År 1991 fastslog riksdagen att även granskningen av läroböckerna i samhällsorienterande ämnen skulle upphöra, och därmed reglerades inga läromedel utav skollagen (Juhlin Svensson, 2000;

Skolverket, 2006). I och med att Skolverket bildades 1991 övertog de möjligheten till läromedelsgranskningen, men då endast i efterhand (Calderon, 2012a).

Styrningen av vilka läromedel som fick användas i undervisningen, användes av staten för att åstadkomma en så likvärdig undervisning som möjligt (Juhlin Svensson, 2000). När denna granskning nu försvunnit är det idag till största delen upp till lärarna att kvalitetsgranska de läromedel som används i undervisningen (Calderon, 2012a) och det finns ingen möjlighet för staten att påverka vilka läromedel som används. Därmed försvinner en möjlighet till att skapa en undervisning som är likvärdig över hela landet.

Skolvärlden (2014) uppmärksammande, genom deras undersökning av 1500 lärare, att endast ca 20 % av lärarna kände att de hade tillräckligt med tid för att

kvalitetsgranska läromedlen som de använder i undervisningen. Men att de i stor utsträckning har möjlighet att välja vilka läromedel som de använder sig av (Skolvärlden, 2014; Skolverket, 2006). Men ibland finns det ekonomiska förutsättningarna vid inköp av läromedel (Calderon, 2012a; Skolvärlden, 2014;

Skolverket, 2006), vilket kan styra valet. Det uppstår därmed en konflikt där lärarna till största delen har möjlighet att styra över valet av de läromedel som används, men inte har tid att kontrollera om de läromedel som de använder följer läroplanen och

ämnesplanen.

3.2 Läroplansteori

Idag har inte staten någon officiell styrande funktion över skolan, men genom att det är staten som utformar läro- och ämnesplanen så sker en indirekt styrning (Johansson Harrie, 2009). Läro- och ämnesplanen har som funktion att göra så att skolan ger så lika utbildning som möjligt var än du befinner dig i landet.

(12)

12

I enkla huvuddrag skulle utvecklingen av läroplanen kunna ses utifrån att läroplanen först formuleras, sedan tolkas av t.ex. lärare och/eller läroboksförfattare, för att sist förmedlas i klassrummet i interaktionen mellan lärare och elev (Linde, 2012). Detta kan verka enkelt, men det finns mycket som kan påverka hur det som står i läroplanen når fram till eleverna. Bland annat är det staten som utformar och formulerar läroplanen, men ofta i samarbete med lärare och lärarfacken, vilket då medför att den kan präglas av de traditioner som finns i skolan och enskilda ämnen (Linde, 2012). Eftersom staten är huvudman för lärarutbildningen finns möjligheten att påverka hur tolkningen av

läroplanen ska göras (Linde, 2012). Lärarna och/eller läroboksförfattarna tolkar läroplanen inför undervisningen, men undervisningen kan även påverkas av eleverna. ”Eleverna kan genom sitt accepterande eller demonstrerande ointresse eller motstånd förmå lärare att förändra innehållet” (Linde, 2012, s. 64). Det blir alltså ingen starkt hierarkiskt överföring av läroplanen från staten ner till eleven, istället blir det olika för alla undervisningsförlopp (Linde, 2012), och därmed finns det skillnader beroende på bland annat skola, lärare och ämne.

Läroplanen kommer inte att tolkas på samma sätt av alla lärare och därmed kommer inte innehållet i undervisningen att se lika ut över hela landet. Däremot finns det ämnen där skillnaderna inte är så stora. ”I ämnen som är starkt avgränsande och inramande verkar den formulerande läroplanen starkt” (Linde, 2012, s. 65). För moderna språk, matematik och naturvetenskapliga ämnen har läroplanen en större betydelse, eller rättare sagt läroplanen följs i större utsträckning än för mindre strukturerande ämnen så som samhällsorienterande ämnen (Linde, 2012). Dessa starkt avgränsade ämnen har prov som följer väl etablerade mönster (Linde, 2012). T.ex. då Skolinspektionen (2010) granskade grundskolans fysikundervisning, uppgav fysiklärarna att det nationella provet i fysik gjort det mer tydligt för vad undervisningen skulle fokusera på. Dvs. de

nationella proven visar lärarna hur de ska tolka läro- och ämnesplanen.

Språk, matematik och naturvetenskapliga ämnen är även ämnen där läroböcker har stort inflytande över undervisningen (Skolverket, 2006). Om läroböckerna är

enlighetliga fungerar de därmed som normerande och ger en enhetlig tolkning av läro- och ämnesplanen.

(13)

13

3.3 Användningen av läromedel i skolan

I Skolverkets rapport (2006) läromedlens roll i undervisningen, konstaterar de utifrån tidigare studier att läroböckerna fortfarande har en stark ställning i dagens undervisning. Läromedel påverkar starkt det innehåll som behandlas och åskådliggör undervisningens mål, men läroböcker fungerar även som stöd för lärarens planering (Skolverket, 2006; Johansson Harrie, 2009).

Den roll som läroböcker och läromedel får i klassrummet och undervisning beror till stor del på lärarens pedagogiska grundsyn (Skolverket, 2006), dvs. lärarens

undervisningsstrategi har en avgörande betydelse för lärobokens roll i undervisningen (Juhlin-Svensson, 2000). Östrand (2006) såg tecken på denna pedagogiska grundsyn då han studerade hur läroböcker i biologi och naturkunskap användes. Han menade på att det fanns två olika lärartyper, ”de som ville förmedla en djupare förståelse kring naturvetenskapliga processer och skeenden använde sig mindre av läroboken, än de lärare som ville att eleverna skulle bli allmänbildade” (Östrand, 2006, s. 29). I Östrand (2006) såg han inga tendenser till skillnader i användandet av läroböcker beroende på hur längre läraren hade undervisat, vilket hade varit fallet i andra studier.

Även det undervisande ämnet påverkar i hur stor uträckning som läroböcker används i undervisningen (Skolverket, 2006). Juhlin-Svensson (2000) såg att användandet av läroböcker ökade då användningen av gemensamma genomgångar ökade. I ämnen som matematik, språk och naturvetenskap så har läroboken större inflytande över

undervisningen (Skolverket, 2006). ”Lärarna överlämnar mycket av sitt eget

handlingsutrymme till läroboksproducenterna och läroböckerna får en viktig roll inte bara för hur undervisningen utformas, utan också för konkretiseringen av den nya läroplanens mål, innehåll och arbetsprinciper” (Skolverket, 2006, s. 22). Läroboken får en legitimerande funktion, där ”lärarna sätter en tilltro till att läroboken följer

läroplanen” (Johansson Harrie, 2009, s. 222). Genom att då följa läroboken i

undervisningen är lärarna övertygade att de även följer läroplanen (Johansson Harrie, 2009).

Skolinspektionens (2010) granskning av fysikundervisningen och de läromedel som användes i 35 grundskolor runt om i Sverige, visade att undervisningen var bristande och framförallt att de läromedel som var flitigast använda inte speglade hela kursplanen. De konstaterade att ”det är viktigt att lärarna utgår från kursplanen och inte förlitar sig

(14)

14

på att målen i fysik uppfylls i en undervisning som följer läroboken” (Skolinspektionen, 2010, s. 9).

Valet att använda en lärobok kan dock motiveras av att de anses vara anpassade till ändamålet, dvs. anpassade för att användas i undervisning i en viss årskurs (Juhlin-Svensson, 2000). En lärobok är även praktisk eftersom eleverna endast behöver ta hem en bok för att läsa istället för flertalet artiklar, arbetsblad och faktaböcker (Skolverket, 2006). Läraren kan hänvisa till läroboken då elever varit frånvarande (Skolverket, 2006). ”För lärare som är osäkra på sina ämneskunskaper utgör läroboken ett stöd i arbetet” (Skolverket, 2006, s. 26). Men framförallt så minskar en lärobok lärarens arbetsbörda, då den inte behöver vara sin egen läromedelsproducent (Skolverket, 2006). Dock förutsätter detta att läroboken faktiskt följer den rådande läro- och ämnesplanen.

3.4 Forskning om läromedelsinnehåll

Både nationell och internationell forskning har visat att lärare har stor tilltro till att läroböckerna följer den rådande läro- och ämnesplanen (Johansson Harrie, 2009; Skolinspektionen, 2010; Sangam et. al, 2011; Sothayapetch, et. al, 2013; Vesterinen et. al, 2013). Denna tilltro leder till att lärarna bortser från att granska de läromedel som de använder sig av i undervisningen (Hedrén & Jidesjö, 2010).

I Skolinspektionens (2010) granskning av fysikundervisningen i grundskolan granskades de vanligaste använda läroböckerna (Hedrén & Jidesjö, 2010).

Granskningen visade att dessa läroböcker inte ”är i linje med aktuella styrdokument” (Hedrén & Jidesjö, 2010, s. 2), dvs. läroböckerna har svårt att förmedla de kunskaper som inte bygger på kända fakta och samband, t.ex. kopplingar till samhällsutveckling och miljöfrågor. Detta är inte bara ett problem i svenska läroböcker utan även något som genomsyrar utländska läroböcker (se t.ex. Hedrén & Jidesjö, 2010; Sangam et. al, 2011; Vesterinen et. al, 2013). Eftersom skolsystemen ser olika ut i olika länder kommer läroboksanalyser se olika ut beroende på vad som är centralt i landets

styrdokument, vilket gör det svårt att anpassa analysmetoder för ett land till ett annat. Tidigare analyser av svenska fysikläroböcker har fokuserat på specifika aspekter så som genus eller nature of science (se t.ex. von Wright, 1999; Cassel-Engquist, 2007).

Analysverktyget måste därför utformas utifrån vad som är centralt för denna studie, dvs. innehållet i läro- och ämnesplanen.

(15)

15

4 Ämnesplanen och Läroplanen

I och med den nya skollagen som kom 2010 (Sverige, 2010) och den nya läroplanen året efter (Skolverket, 2011a) skedde stora förändringar i gymnasieskolans utformning, med bland annat ett helt nytt betygssystem och nya ämnesplaner. Fysikämnet på gymnasiet ändrades en hel del. Den första kursen, Fysik 1 (tidigare Fysik A), gick från att vara på 100 poäng till 150 poäng, vilket medförde att delar från tidigare Fysik B numera läses redan i Fysik 1 t.ex. strålning inom medicin och teknik (Palm & Sjöstrand, 2012). Även helt nya avsnitt har tillkommit, t.ex. Klimat- och Väderprognoser där fokus ligger på förståelse av klimatet och de fysikaliska processer som reglerar vädret (Palm & Sjöstrand, 2012).

Utöver de nytillkomna avsnitten, skedde även förändringar gällande de mer övergripande ämneskunskaper som eleverna ska kunna tillhandahålla sig under sin utbildning. I detta kapitel studeras närmare vilka kunskaper som eleverna ska ha enligt ämnesplanen i fysik. Vilka examensmål naturvetenskapliga programmet och

teknikprogrammet på gymnasiet har, eftersom dessa även måste inkluderas i fysikundervisningen.

4.1 Ämnesplanen i fysik för gymnasieskolan

Gymnasieskolans ämnesplan för fysik redogör för de övergripande kunskaperna som eleverna ska få genom sin fysikutbildning, men även det så kallade centrala innehållet där de moment som är specifikt för varje fysik kurs, Fysik 1, Fysik 2 och Fysik 3, listas. De övergripande kunskaperna som eleverna ska få genom sin fysikutbildning ska förbereda dem för framtida studier och är därför inte endast kunskaper och förmågor som är kopplade till fysikämnen utan även kunskaper och förmågor som underlättar både studier och jobb inom det naturvetenskapliga området. Enligt ämnesplanen för fysik ska eleverna efter utbildningen ha följande kunskaper och förmågor:

(16)

16

 Kunskaper om fysikens begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder samt förståelse av hur dessa utvecklas.

 Förmåga att analysera och söka svar på ämnesrelaterade frågor samt att identifiera, formulera och lösa problem. Förmåga att reflektera över och värdera valda strategier, metoder och resultat.

 Förmåga att planera, genomföra, tolka och redovisa experiment och observationer samt förmåga att hantera material och utrustning.

 Kunskaper om fysikens betydelse för individ och samhälle.

 Förmåga att använda kunskaper i fysik för att kommunicera samt för att granska och använda information.

(Ämnesplanen fysik, Skolverket, 2011b, s.1-2) En stor del av ämnesplanen för fysik är kopplat till ämneskunskaperna, vilka dessa är listas i det centrala innehållet (Skolverket, 2011b). Eleverna ska inte endast få en förståelse för de teorier och modeller som används inom fysiken, utan även hur dessa teorier och modeller utvecklas, vilka begränsningar som finns och deras

giltighetsområden (Skolverket, 2011b). Centralt för utbildningen är att eleverna ska utveckla sin förmåga att arbeta både teoretiskt och experimentellt, men även förmågan att kommunicera på ett naturvetenskapligt språk, kritiskt granska och värdera både vetenskapliga och ickevetenskapliga påståenden (Skolverket, 2011b). Eleverna ska lära sig att använda naturvetenskapliga arbetsmetoder för att ”formulera och söka svar på frågor, planera och utföra observationer och experiment samt bearbeta, tolka och kritiskt granska resultat och information” (Skolverket, 2011b, s.1). Där även förmågan att lösa uppgifter genom att argumentera och presentera analyser och slutsatser (Skolverket, 2011b), är en viktig del i utbildningen.

Ämnesplanen poängterar att datorer ska användas i utbildningen för insamling, simulering, beräkning och bearbetning av data, men även för att presentera t.ex. problem och experiment (Skolverket, 2011b). Utbildningen ska ge eleverna möjlighet att se omvärlden utifrån ett naturvetenskapligt perspektiv, där aktuell forskning och elevernas egna erfarenheter, nyfikenhet och kreativitet ska användas, för att eleverna ska kunna delta i samhällsdebatten och diskutera etiska frågor och ställningstaganden (Skolverket, 2011b).

(17)

17

4.1.1 Centrala innehållet

Det centrala innehållet är uppdelat i olika avsnitt och totalt finns fem stycken för Fysik 1, Rörelse och krafter, Energi och energiresurser, Strålning inom medicin och teknik, Klimat- och Väderprognoser, och Fysikens karaktär, arbetssätt och matematiska metoder.

I denna studie studeras två av dessa avsnitt, Strålning inom medicin och teknik, och Klimat- och Väderprognoser. Dessa två avsnitt är valda utifrån att det ena, Strålning inom medicin och teknik, tidigare var en del av Fysik B och den andra Klimat- och Väderprognoser är helt nytt för gymnasieskolan. Vilket gör dessa intressanta eftersom det läroboksförfattarna har behövt anpassa materialet till Fysik 1 samt behövt tolka ämnesplanen när de inte haft något material att utgå ifrån, dvs. då det saknas traditioner. De moment som ingår i dessa två avsnitt är följande:

 Strålning inom medicin och teknik

o Radioaktivt sönderfall, joniserande strålning, partikelstrålning, halveringstid och aktivitet.

o Orientering om elektromagnetisk strålning och ljusets partikelegenskaper.

o Växelverkan mellan olika typer av strålning och biologiska system, absorberad och ekvivalent dos. Strålsäkerhet.

o Tillämpningar inom medicin och teknik.

 Klimat- och väderprognoser

o Ideala gaslagen som en modell för att beskriva atmosfärens fysik.

o Orientering om hur fysikaliska modeller och mätmetoder används för att göra prognoser för klimat och väder.

o Prognosers tillförlitlighet och begränsningar.

(Ämnesplanen fysik, Skolverket, 2011b, s.2) Utöver dessa två avsnitt så är även avsnittet Fysikens karaktär, arbetssätt och

matematiska metoder av intresse för denna studie eftersom det är övergripande och ska inkluderas under hela kursen. Detta avsnitt innefattar följande kunskaper och förmågor:

 Fysikens karaktär, arbetssätt och matematiska metoder

(18)

18

o Hur modeller och teorier utgör förenklingar av verkligheten och kan förändras över tid.

o Det experimentella arbetets betydelse för att testa, omvärdera och revidera hypoteser, teorier och modeller.

o Avgränsning och studier av problem med hjälp av fysikaliska

resonemang och matematisk modellering innefattande linjära ekvationer, potens- och exponentialekvationer, funktioner och grafer samt

trigonometri och vektorer.

o Planering och genomförande av experimentella undersökningar och observationer samt formulering och prövning av hypoteser i samband med dessa.

o Bearbetning och utvärdering av data och resultat med hjälp av analys av grafer, enhetsanalys och storleksuppskattningar.

o Utvärdering av resultat och slutsatser genom analys av metodval, arbetsprocess och felkällor.

o Ställningstaganden i samhällsfrågor utifrån fysikaliska

förklaringsmodeller, till exempel frågor om hållbar utveckling.

(Ämnesplanen fysik, Skolverket, 2011b, s.2-3) För mer utförlig lista över vilka moment som ingår för de andra avsnitten i fysik 1 hänvisas läsaren till ämnesplanen för fysik (Skolverket, 2011b).

Inom ramen för detta arbete kommer ordet avsnitt syfta till de två huvudpunkterna i det centrala innehållet, Strålning inom medicin och teknik, och Klimat- och

Väderprognoser. Emedan ordet moment kommer användas för att benämna de

underpunkter som finns för två avsnitten. Ordet moment används istället för t.ex. orden begrepp, modell, teori eller arbetsmetod för att dessa inte ska förväxlas.

För denna studie kommer de ovan nämnda avsnitten med tillhörande moment ligga till grund för läroboksanalysen. Men även de kunskaper och förmågor som specificeras av läroplanen dvs. examensmålen för naturvetenskapliga programmet och

(19)

19

4.2 Naturvetenskapliga programmet

Utöver de ämnesspecifika förmågorna och kunskaperna som eleverna ska få genom sin utbildning finns även förmågor och kunskaper som är övergripande för hela det

naturvetenskapliga programmet (Skolverket, 2011a). Dessa övergripande kunskaper ska förbereda eleverna för högskolestudier inom naturvetenskap, matematik och teknik. Alla elever som läser ett naturvetenskapligt program kommer att läsa fysik 1 och därmed ska dessa övergripande kunskaper och förmågor vara inkluderade i fysikundervisningen.

De kunskaper och förmågor som ska utvecklas hos eleverna är bland annat deras ”nyfikenhet och kreativitet samt deras förmåga till analytiskt tänkande” (Skolverket, 2011a, s.47) men även ”förmåga till kritiskt tänkande, logiska resonemang,

problemlösning och systematiska iakttagelser” (Skolverket, 2011a, s. 47), vilket har stor likhet med vad ämnesplanen för fysik säger, ”eleverna upplevelser, nyfikenhet och kreativitet” (Skolverket, 2011b, s.1) ska tas tillvara och ”eleverna ska ges möjlighet att analysera och lösa problem genom resonemang baserade på begrepp och modeller” (Skolverket, 2011b, s.1). Vilket även gäller merparten utav förmågorna och

kunskaperna som nämns i examensmålen. Dock finns det förmågor som inte

ämnesplanen i fysik tar upp, men som eleverna ska, enligt examensmålen, kunna efter genomförd utbildning. Dessa är bland annat att eleverna ska ”förstå, läsa och skriva om samt diskutera grundläggande naturvetenskap på engelska” (Skolverket, 2011a, s. 47), vilket betyder att fysikundervisningen ibland måste bestå av engelska inslag.

Examensmålen för det naturvetenskapliga programmet poängterar även att

utbildningen ska utveckla elevernas kunskaper om matematik både som ett eget ämne, och som ett hjälpmedel ”vars begrepp och symbolspråk används för att utforma modeller i avsikt att förstå och analysera samband inom andra ämnesområden” (Skolverket, 2011a, s. 47). Därmed blir även matematik väldigt viktigt inom fysiken, och då inte endast som ett redskap för att lösa uppgifter utan även för att öka

(20)

20

4.3 Teknikprogrammet

Liknande det naturvetenskapliga programmet är även teknikprogrammet ett högskoleförberedande program som ska ge eleverna kunskaper och förmågor för fortsatta studier inom framförallt teknik och naturvetenskap (Skolverket, 2011a). Även här finns det ämnesövergripande förmågor i examensmålen som skiljer sig från de ämnesspecifika i ämnesplanen.

Några av de övergripande förmågor och kunskaper som eleverna ska ha efter avslutad utbildning, är bland annat förståelsen för ”teknikens roll i samspelet mellan människa och natur med hänsyn till hållbar utveckling” (Skolverket, 2011, s. 51). Det är just teknikens roll i samhället och teknikutveckling som ligger i fokus på

teknikprogrammet. Enligt läroplanen sker utveckling utav teknik vanligtvis genom projekt, både i grupp och enskilt, därav ska utbildningen främja projektarbete, där eleverna ska få ”analysera, modellera, simulera, rimlighetsbedöma, utveckla, se samband, dra slutsatser och argumentera utifrån resultatet” (Skolverket, 2011a, s.51). Utbildningen ska innehålla arbetsformer som utvecklar ett tvärvetenskapligt

förhållningssätt, samt är kreativa och problemlösande, till sin hjälp ska eleverna kunna använda interaktiva och digitala medier (Skolverket, 2011a).

Liknande det naturvetenskapliga programmet ses matematiken som ett viktigt innehåll i utbildningen. Elever på teknikprogrammet ska använda sig utav matematik som ”ett språk och ett redskap för att förstå, uttrycka och analysera sammanhang” (Skolverket, 2011a, s. 51). Eleverna på teknikprogrammet ska även ha kunskaper i engelska. På teknikprogrammet ska engelskan användas i en teknisk kontext. Alltså även för teknikprogrammet så ska eleverna ha kunskaper i både matematik och engelska som är kopplade till ämnet fysik.

Oavsett om dessa förmågor eller kunskaper är specificerade i ämnesplanen eller läroplanen så behöver de implementeras i fysikundervisningen i gymnasieskolan. Utifrån syftet med denna studie, dvs. huruvida en undervisning som sker direkt utifrån en lärobok ger eleverna dessa kunskaper och förmågor konstrueras nu ett analysverktyg med utgångspunkt i vad ämnesplanen och läroplanen säger.

(21)

21

5 Analysverktyget

Utgångspunkten för denna studie är att analysera hur fyra läroböcker i fysik förhåller sig till läro- och ämnesplanen. Tidigare studier av fysikläroböcker för gymnasieskolan har studerat mer specifika aspekter, så som t.ex. genus, eller så har inte analysmetoden förklarats. Därav behövs ett nytt analysverktyg utformas, som är anpassat till studiens frågeställningar (se Kapitel 2.1).

För att genomföra denna analys behövs ett analysverktyg som kan användas för att på ett systematiskt sätt jämföra de fyra läroböckerna med ämnesplanen för fysik, det centrala innehållet i de två avsnitt som studien valt att fokusera på och examensmålen för naturvetenskapliga programmet och teknikprogrammet.

För att utforma analysverktyget, som används i studien, behövs det göras en vidare avsmalning och reglering av ämnesplanen för fysik och läroplanen för gymnasieskolan. I detta kapitel redogörs för denna avsmalning, hur analysverktyget konstrueras och hur utförandet av analysen kommer att ske.

5.1 Kravet/fokus på analysverktyget

Studien fokuserar på de delar av ämnesplanen som enkelt förväntas kunna visualiseras eller beskrivas i en lärobok, dvs. kunskaper och förmågor som kan tillhandahållas genom text och illustrationer. Därför utelämnas de kunskaper som eleverna ska lära om t.ex. hur man planerar, genomför och redovisar laborationer från denna studie. Istället fokuserar studien/analysen på de moment som är listade i det centrala innehållet, och hur dessa framställs och förklaras i läroböckerna, utifrån de övriga kunskaper och förmågor som är beskrivna i ämnesplanen och läroplanen. Utifrån ämnesplanen blir därför följande tre delar intressanta för själva analysen:

 Kunskaper om fysikens begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder samt förståelse av hur dessa utvecklas.

(22)

22

 Förmåga att analysera och söka svar på ämnesrelaterade frågor samt att identifiera, formulera och lösa problem. Förmåga att reflektera över och värdera valda strategier, metoder och resultat.

 Kunskaper om fysikens betydelse för individ och samhälle.

(Ämnesplanen, Skolverket, 2011b, s.1-2)

Första punkten begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder är direkt kopplat till det centrala innehållet, dvs. i analysen studeras om de begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder som är listade i det centrala innehållet finns representerat i läroboken. Förmågan att analysera, identifiera och lösa problem kan ges ifrån de möjliga frågorna och problem som läroböckerna tar upp, därav behöver analysen titta på i vilken

utsträckning som de uppgifter som finns i läroböckerna utmanar elevernas förmåga att analysera, reflektera och värdera sina kunskaper. Sista punkten fysikens betydelse för individ och samhälle, är direkt kopplat till hur väl läroböckerna återkopplar innehållet till verkligheten och samhället vi lever i, dvs. om exempel ges på vad/hur de begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder som listas i det centrala innehållet påverkar vår omgivning och samhället vi lever i. Dessa tre punkter utgör utgångspunkten till den kategorisering som görs för att analysera innehållet i de fyra läroböckerna.

5.2 Analysverktygets kategorisering

För att utföra analysen behövs en kategorisering av de frågor som ställs till

läroböckerna. Analysens kategorisering görs utifrån de tre, ovan nämnda, punkterna i ämnesplanen. I varje kategori konstrueras även flertalet underkategorier för att bena upp analysen och gå in på djupet. Dessa underkategorier är konstruerade så att de

kontrollerar i vilken utsträckning som läroboken implementerar de förmågor och kunskaper som både ämnesplanen och läroplanen anger i detalj att eleverna ska ha efter avslutad utbildning. Kategoriseringen görs enligt följande, där kategoriseringen med underkategorier är beskrivna men även kommentarer (skrivna i kursiv text) till varför denna kategorisering är gjord som den är, t.ex. vilken förmåga från läroplanen eller ämnesplanen som kategorin bygger på:

(23)

23 Kategori #1

 Hur väl beskrivs/förklaras momentet (begreppet, modellen, teorin eller arbetsmetoden)?

Tar läroboken upp de begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder som finns listade i det centrala innehållet och i vilken utsträckning.

o Begreppet, modellen, teorin eller arbetsmetoden definieras

1. Definitionsruta finns, alternativt momentet definieras i texten. 2. Momentet definieras och en förklarande text finns.

o Momentet (begreppet, modellen, teorin eller arbetsmetoden) visas genom ett eller flera exempel.

Begreppet, modellen, teorin eller arbetsmetoden förklaras ytterligare genom ett förklarande exempel.

1. Minst ett exempel beskriver momentet.

2. Minst ett exempel med beräkningar beskriver momentet. o Förklarande figur

Begreppet, modellen, teorin eller arbetsmetoden förklaras ytterligare genom en illustrerande figur som kompletterar text förklaringen.

1. Minst en illustrerande figur.

2. Minst en illustrerande figur som anknyter till exemplet eller till texten.

o Matematiska förklaringar och härledningar

Begreppet, modellen, teorin eller arbetsmetoden förklaras med hjälp av matematik, detta bygger på att enligt läroplanen ska matematik både ses som en särart med även som ett verktyg för andra ämnen, vilket betyder att matematik behöver implementeras i fysiken utöver räkneuppgifter.

1. Matematisk förklaring (som inte syftar på ett exempel) 2. Full matematisk härledning av momentet.

o Experimentell beskrivning, av antingen historiskt eller nutida. Begreppet, modellen, teorin eller arbetsmetoden förklaras med hjälp av ett experiment. Ämnesplanen säger nämligen bland annat att de teorier och modeller som används inom fysiken inte bara ska förklaras, utan även hur de utvecklas, vilka begränsningar de har och deras giltighetsområden, detta blir tydligare i experiment.

1. Ett experiment nämns

(24)

24

3. Experimentet beskrivs utförligt, utifrån texten skulle en laboration kunna utföras om utrustningen finns tillgänglig.

Kategori #2

 Hur väl kan problemen i läroboken ge eleverna förmågan att analysera och reflektera över problemlösningen?

Tar läroboken upp problem och uppgifter för de begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder som finns listade i det centrala innehållet och i vilken utsträckning behöver eleverna t.ex. analysera och reflektera över dessa.

o Förståelsen i räkneuppgifterna

Räkneuppgifter är väldigt vanliga i fysikläroböcker, men finns det mer

utmanande räkneuppgifter som t.ex. använder sig av tolkning av grafer vilket är en förmåga som nämns i ämnesplanen.

1. Endast enklare räkneuppgifter, av typen sätta in tal i en känd formel.

2. Räkneuppgifter, men även uppgifter som kräver större förståelse, t.ex. grafer, omskrivning utav formler krävs.

o Analyserande/reflekterande problemuppgifter

Finns andra uppgifter än räkneuppgifter i läroboken, och kräver dessa att eleverna har en värderande förmåga?

1. Uppgifter som kräver att eleverna själva uppskattar värden och rimligheten.

o Uppgifter som knyter an till större förståelse

Finns det uppgifter som bygger på kända begrepp, modeller, teorier eller arbetsmetoder som tagits upp i tidigare delar av kursen/läroboken, dvs. uppgifter som bygger på elevernas förmåga att koppla samman olika kunskaper.

1. Uppgifter som kopplar samman de ”nya” momenten med tidigare moment.

Kategori #3

 Vilken grad av verklighetsanknytning finns i läroböckerna?

En av punkterna i ämnesplanen är att få kunskaper om fysikens betydelse för individ och samhälle, detta görs enklast genom att koppla samman de begrepp, modeller, teorier eller arbetsmetoder som finns i det centrala innehållet med t.ex. fenomen eller teknisk utrustning som eleverna har kännedom om. Därför analyseras även läroboken

(25)

25

utifrån om den tar upp exempel på fenomen, utrustning mm. som är till nytta för oss som individer men även för samhället i stort.

o Begreppet, modellen, teorin eller arbetsmetoden nämns som ett fenomen i verkligheten.

Ger läroboken ett exempel på när begreppet, modellen, teorin eller

arbetsmetoden är kopplat till verkligheten och inte endast som en teori i boken. 1. Nämns endast att fenomenet finns.

T.ex. fenomenet sjöbris kan förklaras med ideala gaslagen, men en förklaring hur detta sker ges inte.

2. Verklighetsanknytningen förklaras.

T.ex. fenomenet sjöbris förklaras utifrån temperaturskillnader med hjälp av ideala gaslagen.

o Nyttan (mänsklighetens utveckling och säkerhet) med begreppet, modellen, teorin eller arbetsmodellen i verkligheten.

Ger läroboken ett exempel på när begreppet, modellen, teorin eller arbetsmetoden är kopplat till verkligheten och hur det hjälper oss t.ex. medicinska instrument, strålbehandling, energiproduktion.

1. Nämns att det används.

2. Förklarar nyttan med att fenomenet används i verkliga livet.

5.3 Analysens genomförande

Utifrån den ovan nämna kategoriseringen kommer analysen utav de fyra läroböckerna att genomföras. Genom att gå igenom varje moment, som är listat i det centrala innehållet, för de två avsnitten Strålning inom medicin och teknik och Klimat och Väderprognoser, samt analysera i vilken utsträckning som de är beskrivna och förklarade utifrån den gjorda kategoriseringen, är förhoppningen att det svarar på studiens frågeställningar.

Rent praktiskt kommer de olika momenten att ”samla poäng” dvs. de tilldelas den siffran som står i kategoriseringen och dessa siffror förs in i en tabell, se kommande Kapitel 6 Läroböckerna. Tabellen görs för att enklare visualisera likheterna och skillnaderna mellan de fyra läroböckerna. Även skillnaderna i utsträckningen som de olika momenten tas upp i läroböckerna visualiseras enkelt i en tabell.

(26)

26

6 Läroböckerna

I denna studie har fyra läroböcker i Fysik 1, Ergo, Orbit, Heureka! och Impuls, analyserats utifrån analysverktyget. Dessa fyra läroböcker är alla omarbetningar av tidigare läroböcker för Fysik A och är anpassade för 2011 års läro- och ämnesplanen.

När nya läroplaner kommer så är det vanligt att läromedel omarbetas och anpassas, vilket ibland får kritik eftersom omarbetningen inte sker i samma takt som läro- och ämnesplanen med det centrala innehållet förändras (Calderon, 2012b). I och med den nya läroplanen för gymnasieskolan, förändrades ämnesplanen för fysik. Innehållet i Fysik 1 ökade från tidigare 100 poäng till 150 poäng, då delar flyttades från tidigare Fysik B till Fysik 1. Författarna till fysikboken Heureka!, menar att denna ökning har ”medfört att nytillkomna moment inte alltid kan behandlas matematiskt på samma sätt som tidigare, eftersom nödvändiga matematikmoment inte hunnit behandlas”

(Alphonce, 2011). De bortser alltså från att använda sig av viss matematisk terminologi som kanske skulle underlätta den fysikaliska förståelsen, eftersom de anser att eleverna inte har de matematiska förkunskaperna som krävs.

Resonemang som dessa kan medföra att läroböckerna inte tar upp vissa moment i den utsträckning som skulle gynna elevernas lärande. Eftersom läroböcker vanligtvis får en legitimerande roll, där lärarna sätter sin tilltro till att dessa följer läro- och

ämnesplaner (Johansson Harrie, 2009; Skolverket, 2006), kan detta skapa problem. I detta kapitel redogörs resultatet av analysen av de fyra läroböckerna, dvs. i vilken utsträckning läroböckerna förhåller sig till läro- och ämnesplanen. Analysen görs för varje lärobok, där ”poängen” utifrån analysverktyget sammanställs i en tabell, se Tabell 1-4. För varje lärobok redogörs för hur de generellt beskriver och förklarar momenten, hanteringen av uppgifterna och problemen samt återkopplingen till verkligheten. För en mer ingående redogörelse för hur läroböckerna förklarar och beskriver moment se Bilaga A. I slutet på detta kapitel görs även en jämförelse mellan de fyra olika böckerna, jämförelsen sammanställs även i en tabell, Tabell 5.

(27)

27

6.1 Ergo

Ergo är en omarbetning av den norska boken Ergo Fysikk 2 Fy Grunnbok och bygger på den tidigare boken Ergo Fysik A, men innehåller de moment som är nya för

ämnesplanen 2011 (Pålsgård, 2011).

Ergo består av tolv kapitel, där de två avsnitten Strålning inom medicin och teknik, och Klimat- och Väderprognoser, behandlas till största delen i kapitel elva respektive åtta. Boken är, i generella drag, uppbyggd genom att de nya momenten förklaras utifrån en kontext, formler som inte tidigare tagit upp introduceras i speciella rutor, även tillhörande exempel och räkneexempel är lokaliserade i markerade rutor. Läroboken är även rikt illustrerad med generellt minst en figur på varje sida, både fotografier på det som står i texten och illustrerande figurer som hjälper till att förklara de nya momenten. I slutet på varje kapitel finns en sammanfattning över de nya momenten som tagits upp, följt av räkneuppgifter, diskuterande och resonerande uppgifter. I några av lärobokens kapitel finns i slutet även ett eller flera exempel på hemlaborationer.

För de två avsnitten som denna studie fokuserar på, följer nu en redogörelse för hur de studerade momenten förhåller sig till de tre kategorier som analysen bygger på. En längre redogörelse för vilka moment som finns representerade i Ergo och hur de förklaras finns i Bilaga A.

6.1.1 Hur begreppen, modellerna, teorierna och arbetsmetoderna beskrivs

De moment som studeras i denna studie, utifrån det centrala innehållet, finns till största delen representerade i Ergo och merparten förklaras ingående i texten, endast de mer svårdefinierade momentens så som t.ex. orientering om elektromagnetisk strålning förklaras inte full ut. Den elektromagnetiska strålningen nämns endast väldigt kort och då endast i form av det synliga ljuset, ultraviolett och infrarött, och ett räkneexempel finns för att beräkna vilken våglängd som du strålar mest i.

Momenten förklaras vanligtvis även men hjälp av räkneexempel som förtydligar hur de nya formlerna ska användas. Även förtydligande figurer är vanligt, dock återkopplar inte alltid texten till figurerna utan i hälften av fallen, se Tabell 1, så är figurerna

(28)

28

fristående och förklaras inte ingående i texten eller hjälper förklaringen som finns i texten.

Tabell 1: Sammanfattande tabell över de ”poäng” läroboken Ergo fått i analysen. Kolumn 1, kategorierna som används i analysen. Kolumn 2-13, de moment från det centrala innehållet som är valda för studien.

Begrepp, Modell, Teori, och Arbetsmetod Rad io ak tiv t sö n d er fall Jo n is er an d e/ Par tik el - str åln in g Halv er in g stid o ch ak tiv itet E lek tr o m ag n etis k str åln in g L ju sets p ar tik eleg en sk ap er Väx elv er k an Ab so rb er ad o ch ek v iv alen t d o s Strå ls äk er h et T illäm p n in g ar m ed icin /tek n ik Id ea la g aslag en Mo d eller o ch m ätm eto d er T illfö rlitl ig h et o ch b eg rän sn in g ar Kategori #1 Definieras 2 1 2 1 1 1 2 1 2 2 2 2 Exempel 0 2 2 2 1 0 2 0 2 2 1 1 Figur 0 2 1 0 0 1 1 0 2 0 2 0 Matematik 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 Experiment 0 1 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Kategori #2 Räkne- uppgifter 0 2 1 0 1 0 1 0 0 1 2 0 Analyserande/ Reflekterande 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 Större förståelse 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Kategori #3 Verklighets- anknytning 0 2 2 1 1 2 1 1 2 2 2 1 Nyttan med fenomenet 0 0 1 0 1 2 1 1 2 0 2 1 Totalt 2 10 13 4 5 6 8 3 10 9 12 6

Ergo saknar fysikaliska-matematiska härledningar för de två avsnitten som studerats, endast en matematisk förklaring av ideala gaslagen (tillståndslagen av gaser) finns med. Beräkningen av halveringstiden och aktiviteten är ett moment som kan göras

matematiskt. Ergo väljer dock inte att göra detta och beräkningarna görs genom att

använda 𝑁 = 𝑁0( 1 2) 𝑡/𝑇½ respektive 𝐴 = 𝐴0( 1 2) 𝑡/𝑇½ och användningen av exponentialfunktioner med basen e tillämpas inte.

Ergo har även en avsaknad av experimentella förklaringar av momenten, endast för ett av momenten, nämligen halveringstid, där det finns en hemlaboration där begreppet halveringstid kan förklaras med hjälp av tärningar. För momentet joniserad strålning

(29)

29

och partikelstrålning nämns endast att historiska experiment har gjorts och vad dessa visade men inte hur dessa experiment utfördes.

6.1.2 Problemförståelsen

En stor del av problemförståelse i Ergo bygger på räkneexemplen, men även ett stort antal kontrollfrågor finns efter varje delkapitel. Dessa kontrollfrågor fungerar som en kontroll på om man har förstått det som står i texten där svaren finns i texten, därav krävs inga större analyserande kunskaper. I slutet på varje kapitel finns en stor mängd räkneuppgifter, vilka till största delen är enklare räkneuppgifter där en okänd variabel söks och finns genom att sätta in kända variabler i en formel. Efter dessa räkneuppgifter, finns även lite mer analyserande frågor under rubrikerna diskutera fysik, resonera fysik och uppskatta fysik. Merparten av dessa uppgifter är enkla, men bra för inledande diskussioner och väcker förhoppningsvis elevernas nyfikenhet1. Exempel på dessa frågor är ”Naturlig radioaktivitet kan innebära utsändning av α-partiklar men aldrig vätekärnor. Varför?” (Pålsgård, 2011, s. 374), samt ”Någon placerar 1 curie uran på ditt bröst. Vad skulle du dö av?” (Pålsgård, 2011, s. 376). Båda dessa frågor är enkla att finna svaret på men de får förhoppningsvis eleven att fundera och därmed fördjupa sin förståelse.

6.1.3 Verklighetsanknytning

Ergo kopplar momenten i fysiken till verkligheten, dvs. att momenten nämns i samband med något som eleven troligen borde ha en uppfattning om, och därmed kan relatera till vad moment kan ha för användningsområden. Vanligtvis nämns åtminstone ett exempel på verklighetsanknytning, se Tabell 1, för de olika momenten som studien omfattar. I flertalet av fallen förklaras även denna verklighetsanknytning. Dock är det mer sällsynt med förklaringar på vilken roll dessa fysikaliska moment kan ha för samhället och människan.

(30)

30

6.2 Orbit

Orbit fysik 1 bygger på en omarbetning av en tidigare förlaga för Fysik A, som i sin tur bygger på en dansk förlaga, men som nu har anpassats till den nya kursplanen

(Jakobsson & Johansson, 2011).

Läroboken Orbit består av totalt tio kapitel och ytterligare två kapitel som finns tillgängligt på deras hemsida. De två avsnitten som denna studie avser finns

representerat i kapitel tre, sex och tio. Läroboken är rikligt illustrerad med figurer som knyter an till texten. De räkneexempel och experiment, som finns beskrivna, är väl markerade i färgade rutor. I slutet på varje kapitel finns uppgifter för läsaren att lösa.

Liknade som för Ergo görs även för Orbit en redogörelse för hur de studerade

momenten förhåller sig till de tre kategorier (se Kapitel 5.2) som analysen bygger på. En längre redogörelse för vilka moment som finns representerade i Orbit och hur de

förklaras finns i Bilaga A. I Tabell 2 finns en sammanfattningen över hur Orbit förhåller sig till analysen utifrån det analysverktyg som konstruerats.

6.2.1 Hur begreppen, modellerna, teorierna och arbetsmetoderna beskrivs

Tabell 2 visar tydligt att Orbit förklarar alla moment, förutom ideala gaslagen som en modell för atmosfärens fysik samt modeller och mätmetoder för att göra

väderprognoser. Orbit kopplar inte ihop ideala gaslagen till atmosfären, dvs. de beskriver inte ideala gaslagen som en modell för atmosfärens fysik. Däremot härleder Orbit ideala gaslagen från proportionaliteten mellan tryck och volym, mellan tryck och mellan temperatur och tryck och substansmängd. Även för momentet halveringstid och aktivitet använder de sig av matematisk terminologi. Orbit använder

exponentialfunktioner med basen e för att förklara både halveringstid och aktivitet. De återkopplar till att denna typ av matematik som behövs för förståelsen, för

exponentialfunktioner, har eleverna lärt sig i kursen matematik 3c.

Orbit använder sig flitigt av exempel och då till stora delar av räkneexempel. Även illustrerande figurer är vanligt förekommande, detsamma gäller experiment. Dessa experiment är oftast enkla och kortfattat beskrivna. Exempel på dessa enklare

(31)

31

används för att mäta α- och β- strålning. Men även det mer ingående experimentet på hur man utifrån ett skolexperiment kan studera den fotoelektriska effekten.

Tabell 2: Sammanfattande tabell över de ”poäng” läroboken Orbit fått i analysen. Kolumn 1, kategorierna som används i analysen. Kolumn 2-13, de moment från det centrala innehållet som är valda för studien.

6.2.2 Problemförståelsen

Uppgifterna i Orbit är till stor del endast enklare räkneuppgifter. Exempeluppgifterna är också enklare räkneuppgifter. För knappt hälften utav momenten finns det uppgifter som kräver lite större förståelse, där eleverna måste kunna analysera och reflektera eller återkoppla till vad de har lärt sig tidigare i läroboken.

Sist i varje kapitel finns så kallade blandade uppgifter. Dessa uppgifter är relaterade till det som tidigare gåtts igenom i boken, men de kräver ingen större förståelse

(32)

32

uppgifterna fungerar mer som en repetition för att läsaren inte ska glömma bort det som tidigare jobbats med.

6.2.3 Verklighetsanknytning

Orbit är bra på att koppla dessa två avsnitt till verkligheten, vilket syns tydligt i Tabell 2. Endast ljusets partikelegenskaper saknar en verklighetskoppling, resterade moment har till stor del även förklarningar till hur de kan användas i samhället. Däremot redogör Orbit tydligt för den elektromagnetiska strålningen och ger tydligt dess egenskaper och användningsområden från radio till gammastrålning.

För avsnittet klimat- och väderprognoser saknas helt återkopplingar till vilken nytta och påverkan dessa moment kan ha för samhället. Däremot förklaras hur väderballonger fungerar med hjälp av ideala gaslagen.

6.3 Heureka!

Läroboken Heureka! består av sexton kapitel, varav de två avsnitten finns i kapitel 10, Energi, miljö och klimat, kapitel 13, Materia och naturens krafter, kapitel 14, Strålning från atomer och rymden, samt kapitel 16, Strålning på gott och ont.

Heureka!, är den av dessa fyra läroböckerna som, använder sig av mest matematisk terminologi i sina förklaringar. Heurekas matematiska inriktning märks tydligt i uppgifterna som är av en mer matematiskt karaktär, t.ex. att läsaren ska visa matematiska samband.

Inne i kapitlen finns räkneuppgifter i form av kontrolluppgifter, men även så kallade Tänk till! uppgifter som är mer analyserande och reflekterande. Kapitlen avslutas med en kortfattad sammanfattning följt av övningar.

Liknade som för Ergo och Orbit görs även för Heureka! en redogörelse för hur de studerade momenten förhåller sig till de tre kategorier som analysen bygger på. En längre redogörelse för vilka moment som finns representerade i Heureka! och hur de förklaras finns i Bilaga A. I Tabell 3 finns en sammanfattningen över hur Heureka! förhåller sig till analysen utifrån det analysverktyg som konstruerats.

(33)

33

Tabell 3: Sammanfattande tabell över de ”poäng” läroboken Heureka! fått i analysen. Kolumn 1, kategorierna som används i analysen. Kolumn 2-13, de moment från det centrala innehållet som är valda för studien.

6.3.1 Hur begreppen, modellerna, teorierna och arbetsmetoderna beskrivs

Heureka! har både beskrivit och förklarat alla moment förutom ett, orientering om elektromagnetiskt strålning. Den elektromagnetiska strålningen nämns väldigt kortfattat genom att t.ex. ”fotoner med våglängder kring 1 nm kallas röntgenfotoner” (Alphone, 2011, s. 334) och en illustrerande figur visar hela det elektromagnetiska spektret, från radio till gamma. Liknade Ergo så beskriver Heureka! halveringstid och aktivitet genom att använda sig av exponentialfunktioner med basen två, dvs. 𝑁 = 𝑁₀∙ 2−(𝑡/𝑇½)_{, och}

inte exponentialfunktioner med basen e. Förklaringen över hur dessa formler

uppkommer är relativt matematiskt då matematisk terminologi används, men även en illustrerande figur över en exponentialfunktion finns för att underlätta förståelsen.

(34)

34

Heureka! använder sig i de flesta fallen av illustrerande figurer som hjälp för förståelsen, samt i lite mer än hälften av fallen tar de upp exempel. Endast för halveringstid och aktivitet använder de sig utav ett räkneexempel. Detta kan verka konstigt eftersom Heureka! annars använder ett mer matematiskt språk i sina

förklaringar och använder sig gärna av matematisk terminologi, och de härleder även ideala gaslagen. Ideala gaslagen är också ett av de tre momenten där experiment i någon utsträckning används för att öka förståelsen. De återkommer till att matematiken och fysiken är för svår för Fysik 1 då de talar om det fysikaliska lagarna som används för att förutsäga vädret, är den allmänna gaslagen och Newtons andra lag, men även ”effekter, som är lite för avancerade för Fysik 1” (Alphone, 2011, s. 226), så som gravitationen, tryckskillnader och jordens rotation.

Heureka! är den enda av de fyra läroböckerna som snuddar vid användandet av engelska, nämligen då väderprognoser görs så använder man sig utav datorsimuleringar och när beräkningarna görs ”delar man inte området där man vill göra prognosen i ett rutnät (”lattice” eller ”grid” på engelska)” (Alphone, 2011, s. 226).

6.3.2 Problemförståelsen

Heureka! har inte särskilt mycket uppgifter i sluten på varje kapitel, endast för hälften av momenten så finns det räkneuppgifter. Dessa räkneuppgifter är oftast väldigt omfattande och inte vanligtvis av den sort där man ska sätta in kända variabler i en formel och få ut den okända variabeln. Istället är dessa uppgifter långa och återkopplar ofta till tidigare kapitel i boken.

I kapitlen finns det även kontrollfrågor, oftast en enklare räkneuppgift, och för dessa finns det även facit i slutet av boken. Heureka! saknar som nämnts tidigare

exempeluppgifter men dessa kontrollfrågor fungerar lite som räkneexempel i boken där läsare själv får utföra beräkningen. Det finns även uppgifter som kallas Tänk till! Där läsaren måste använda den information som ges i texten för att själv skapa en djupare förståelse. Dessa uppgifter är oftast mer av en analyserande och reflekterande karaktär, t.ex. ”Varför är det så kallt vid polerna och så varmt vid ekvatorn?” (Alphone, 2011, s. 229).

(35)

35

6.3.3 Verklighetsanknytning

Heureka! anknyter till verkligheten endast för två av momenten i det centrala innehållet, Växelverkan mellan olika typer av strålning och biologiska system, absorberad och ekvivalent dos, strålsäkerhet och Tillämpningar inom medicin och teknik, men för dessa görs det ordentligt med flertalet exempel.

6.4 Impuls

Läroboken Impuls är tjockast av de fyra läroböckerna, på 483 sidor. De två avsnitten finns i tre olika kapitel, klimat- och väderprognoser finns i kapitel 6 och 7, emedan strålning inom medicin och teknik finns i, sista kapitlet, kapitel 11.

Impuls är rikt illustrerad, med minst en stor tydlig figur på varje uppslag. Nya samband, formler och konstanter står i gula tydliga rutor. Kapitlen är indelade i avsnitt som avlutas med uppgifter. ”Tanken är att ett avsnitt ska vara lagom för ett

lektionspass” (Fraenkel, et al., 2011, s. 3). I slutet på varje kapitel finns en kortfattad sammanfattning som följs av räkneuppgifter i tre olika svårighetsgrader, fundera och diskutera uppgifter samt små experiment som läsaren kan prova själv.

Liknade som för de tre andra läroböckerna görs här först en redogörelse för hur de studerade momenten förhåller sig till de tre kategorier som analysen bygger på. En längre redogörelse för vilka moment som finns representerade i Impuls och hur de förklaras finns i Bilaga A. I Tabell 4 finns en sammanfattningen över hur Impuls förhåller sig till analysen utifrån det analysverktyg som konstruerats.

6.4.1 Hur begreppen, modellerna, teorierna och arbetsmetoderna beskrivs

Alla moment som studeras i de två avsnitten i centrala innehållet finns på ett eller annat sätt representerat i läroboken Impuls. Gällande ljusets partikelegenskaper nämner Impuls att ”Max Plank visade att elektromagnetisk strålning kommer i små energipaket, fotoner” (Fraenkel, et al., 2011, s. 387). Energin hos fotonen beror på våglängden och ”man kan också uttrycka de som att energin ökar med antalet svängningar per sekund,

(36)

36

frekvens” (Fraenkel, et al., 2011, s. 387). Alltså de nämner inte ordagrant att ljus kan ses som partiklar. Ljusets partikelegenskaper är därför inte fullt beskrivet detsamma gäller ideala gaslagen som en modell för att beskriva atmosfärens fysik.

Tabell 4: Sammanfattande tabell över de ”poäng” läroboken Impuls fått i analysen. Kolumn 1, kategorierna som används i analysen. Kolumn 2-13, de moment från det centrala innehållet som är valda för studien.

Begrepp, Modell, Teori, och Arbetsmetod Rad io ak tiv t sö n d er fall Jo n is er an d e / Par tik el - str åln in g Halv er in g stid o ch ak tiv itet E lek tr o m ag n etis k str åln in g L ju sets p ar tik eleg en sk ap er Väx elv er k an Ab so rb er ad o ch ek v iv alen t d o s Strå ls äk er h et T illäm p n in g ar m ed icin /tek n ik Id ea la g aslag en Mo d eller o ch m ätm eto d er T illfö rlitl ig h et o ch b eg rän sn in g ar Kategori #1 Definieras 2 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 2 Exempel 0 2 2 0 2 0 2 0 2 2 1 1 Figur 0 2 2 2 0 0 0 0 2 1 1 0 Matematik 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 Experiment 0 2 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 Kategori #2 Räkne- uppgifter 0 2 2 1 1 0 1 1 0 1 1 0 Analyserande/ Reflekterande 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 Större förståelse 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 Kategori #3 Verklighets- anknytning 2 1 2 2 0 2 2 1 2 2 2 2 Nyttan med fenomenet 2 2 2 2 0 2 1 1 2 0 2 1 Totalt 6 15 15 11 6 6 9 6 10 9 13 6

Impuls använder sig till stor del av exempel och räkneexempel för att visa hur formler används och sätter in dem i en kontext. Läroboken är rikligt illustrerad med figurer som ökar förståelse för de moment som beskrivs i texten. Särskilt avsnittet klimat- och väderprognoser har flertalet stora och informativa illustrationer som visar bland annat hur luftmassorna rör sig.

Experiment nämns väldigt sällan i Impuls om man bortser från de uppgifter läsare kan prova på att göra hemma som finns i slutet på varje kapitel. Matematisk

terminologi finns för halveringstid och aktivitet, där Impuls visar sambandet mellan de två exponentialfunktionerna, med basen e och med basen 2. Impuls tar även upp

(37)

37

differentialekvationer och förklarar vad dessa är när de beskriver hur väderprognoser görs.

6.4.2 Problemförståelse

Impuls har väldigt mycket uppgifter, dessa är tydligt markerade under rubriken uppgifter, vilka finns både efter varje avsnitt och i slutet på varje kapitel. Dessa

uppgifter består till största delen av enklare räkneuppgifter och uppgifter vars svar finns i texten i boken. För två av momenten joniserade och partikelstrålning och

halveringstid och aktivitet finns även uppgifter där eleven behöver tolka, utläsa eller rita ett diagram av något slag. I fyra av de moment som studeras finns uppgifter som bygger på tidigare avsnitt och kapitel i läroboken. Men även frågor som är mer analyserande och reflekterande finns så som, ”Djurart A har högre halt an N-15 i förhållande till N-14 än djurart B. Vad kan man dra för slutsats om de två djurarternas plats i näringskedjan?” (Fraenkel, et al., 2011, s. 447). Uppgiften i sig är lätt, men den får läsaren att reflektera över andra saker än bara lösa räkneuppgifter.

Som nämnts i inledningen på analysen av Impuls så har läroboken i slutet av varje kapitel även uppgifter som är mer av diskuterande karaktär. Kombinationen av dessa diskuterande uppgifter och de reflekterande och analyserade uppgifterna gör att flertalet av momenten, se Tabell 4, i dessa två avsnitt i det centrala innehållet har uppgifter som kräver en reflektion av läsaren.

6.4.3 Verklighetsanknytning

Impuls kopplar för nästan alla moment, se Tabell 4, till verkliga exempel eller tillämpningar. För mer än hälften av momenten finns det även beskrivet nyttan eller påverkan som dessa moment har. Impuls nämner därför inte bara