Att utveckla barns naturvetenskapliga begreppsförståelse genom experiment

Malmö högskola

Lärarutbildningen

Natur, miljö, samhälle

Examensarbete

15 högskolepoäng

Att utveckla barns naturvetenskapliga

begreppsförståelse genom experiment

Developing Children’s Understanding of Science Concepts Through

Experiments

Annicka Krappe

Linda Ydeskog

Lärarexamen 210hp

Naturvetenskap och lärande

Sammanfattning

Syftet med arbetet är att studera hur en undervisningssekvens, som vi utvecklat, kan hjälpa elever i årskurs fyra att utveckla de naturvetenskapliga begreppen fast, flytande, gasform och övergångarna där emellan. Genom en kvantitativ undersökning av

resultaten från förförståelse- respektive efterenkät har vi studerat elevernas

begreppsutveckling. Vi har också gjort en kvalitativ studie där vi analyserat elevernas diskussioner under laborationerna. Vi har dokumenterat genom förförståelseenkät, efterenkät och ljudupptagning. Resultaten av studien visar hur viktiga vi som pedagoger är för att skapa diskussioner under laborationerna. Studien visar också att eleverna väldigt sällan använder sina egna erfarenheter i gruppdiskussioner. Den övergripande slutsatsen av studien är att elevernas förståelse för de begrepp som behandlats i undervisningssekvensen ökar genom vår undervisning, även om undantag finns.

Nyckelord: begreppsförståelse, experiment, fasövergångar, gruppdiskussioner, materia,

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

2.3.1 Mål att sträva mot...10

2.3.2 Mål att uppnå...11

3. LITTERATURGENOMGÅNG ...12

3.1 Samspel...12

3.2 Experiment...13

3.3 Tidigare forskning inom materiens faser och övergångar...14

4. METOD ...16 4.1 Val av metod ...16 4.2 Beskrivning av undersökningsgruppen...16 4.2.1 Skolan ...17 4.2.2 Klassen ...17 4.2.3 Läraren...17 4.2.4 Gruppindelning...17 4.3 Datainsamlingsmetoder...18 4.3.1 Enkät...18 4.3.2 Observation...18 4.4 Procedur ...19 4.4.1 Pilotstudie årskurs 6 ...19 4.4.2 Lektionsöversikt ...19 4.4.3 Genomförande ...19 4.5 Etik...21 4.6 Bortfall...22

4.8 Databearbetning ...22

5. RESULTAT OCH ANALYS ...24

5.1 Kvantitativa undersökningen ...24

5.2 Kvalitativa undersökningen ...29

5.2.1 Elevers iakttagelser under experimentets gång ...30

5.2.2 Framställning av hypotes...34 5.2.3 Framställning av slutsats ...37 5.2.4 Användning av begrepp...38 6. AVSLUTANDE DISKUSSION...41 6.1 Slutord ...43 7. REFERENSER ...45 BILAGOR

1. Inledning

Vi har i vårt huvudämne Naturvetenskap och lärande insett hur viktigt det är för elever att utveckla begrepp inom ämnet. Eleverna har många erfarenheter och tankar om naturvetenskapliga fenomen som de möter i sin vardag. Forskning visar dock att vissa föreställningar inte grundar sig på ett naturvetenskapligt tankesätt utan enbart är grundat på just deras vardagliga erfarenheter. Björn Andersson (2001) menar att en viktig uppgift för skolan kan vara att integrera de vardagliga föreställningarna med de mer vetenskapliga. Vidare skriver han att det är bra för elevernas begreppsutveckling om deras tankar vandrar mellan det vetenskapliga och det vardagliga planet.

Gustav Helldén (1992) som undersökt grundskoleelevers förståelse för biologiska processer menar att det blir stora problem när eleverna inte har förståelse för materiens faser. Utan ett gasbegrepp så är det svårt att nå någon djupare förståelse inom andra naturvetenskapliga områden. Det samma gäller för att kunna förstå de miljöproblem vi har idag. Om vi kunde se alla ämnen i gasform hade vi nog haft lättare att förstå hur ämnen sprider sig och att ingenting försvinner. Med anledning av detta ser vi

gasbegreppet som en av de viktigaste kunskaperna man bör ha för en fortsatt förståelse för de naturvetenskapliga ämnena.

Vårt arbete innebär att vi utvecklat och genomför en undervisningssekvens där vi utvärderar vad eleverna faktiskt lärt sig. Vi går också in och analyserar laborationerna, vilket samspel som finns, hur eleverna laborerar och vilken betydelse vi som pedagoger har. Är det något vi kan använda oss av i vår kommande roll som lärare i de

naturvetenskapliga ämnena? Andersson (2001) skriver hur lite forskning som bedrivits inom just detta område som har med själva undervisningen att göra. Genom tidigare forskningsresultat (se exempelvis Lindahl 2003) är vi väl insatta i elevers attityder, vardagsföreställningar och kunskaper inom de naturvetenskapliga ämnena. Så att utvärdera en undervisningssekvens ser vi som en intressant uppgift.

Vi har valt att låta eleverna undersöka vattnets faser och övergångar vilket också Andersson (2008a) anser ligga på en bra nivå till den åldersgrupp vi fokuserar på. Att använda vatten ser vi som en naturlig och bra utgångspunkt för att sedan gå vidare till

att innefatta all materia. Vattnets olika faser och övergångar är också något som ligger nära elevernas vardagliga upplevelser, vilket är en viktig ingång för att skapa en bra koppling mellan vardagserfarenheter och vetenskap. Vi har även tittat på

uppnåendemålen för årskurs fem för att se vad som förväntades av dem inom en snar framtid.

1.1 Syfte

Syftet med vårt arbete är att utveckla och genomföra en undervisningssekvens där vi kan främja eleverna begreppsutveckling med avseende på de naturvetenskapliga begreppen fast, flytande och gasform. Ytterligare ett syfte med arbetet är att undersöka vad eleverna lär sig i undervisningen.

1.2 Frågeställningar

Vi har satt upp två frågeställningar som vi vill undersöka i vårt arbete:

• Hur kan vi med vårt undervisningsupplägg få eleverna att förstå vattnets faser fast, flytande, gas och dess fasövergångar avdunstning och kondensation på ett mer vetenskapligt sätt?

• Hur diskuterar eleverna vattnets faser och omvandlingar under laborationer, särskilt då det gäller iakttagelser, hypotes- och slutsatsformulering samt användning av begrepp?

2. Styrdokument

I följande avsnitt kommer vi att titta på de lagar och förordningar som vi ska följa i skolans verksamhet. De styrdokument och strävansmål vi avser i vårt arbete är för skolår 5. Skolan har en målstyrd verksamhet och vi som pedagoger förväntas utgå från de styrdokument som finns när vi planerar verksamheten i skolan.

2.1 Skollagen

Skollagen är fastställd av vår riksdag. Här finns de grundläggande bestämmelserna över de svenska skolformerna. I kapitel fyra står att utbildningen i grundskolan skall syfta till att ge elever kunskaper och färdigheter som behövs för att ta del av samhället.(Lärarnas Riksförbund, 2005)

2.2 Läroplanen

Läroplaner utfärdas av regeringen och just nu har vi Lpo94 som vi ska följa i de

obligatoriska skolformerna (Lärarnas Riksförbund, 2005). Här beskrivs den värdegrund och det uppdrag vi ska förverkliga. Mål och riktlinjer för verksamheten finns också med här.

I mål att uppnå för åk 5 i Lpo94 (Lärarnas Riksförbund, 2005) står bl.a. att eleverna ska känna till och förstå grundläggande begrepp och sammanhang inom det

2.3 Kursplaner

Kursplaner finns för varje enskilt ämne i skolan. De beskriver ämnets uppbyggnad och vilka mål som ska vara uppfyllda, och även mål som vi ska sträva mot. Hur man når målen är till stor del upp till läraren själv att bestämma.

I den övergripande texten som gäller alla ämnen och för alla skolår står följande:

Gemensamt för alla ämnen i grundskolan är att de skall förmedla glädje att skapa och lust att fortsätta lära. I undervisningen skall eleverna få utveckla förmågan att dra slutsatser och generalisera samt förklara och argumentera för sitt tänkande och sina slutsatser. Med utgångspunkt i egna erfarenheter och frågor kan eleven utveckla ett gott omdöme och få känsla för vad som är väsentligt (Skolverket 2000 s.5-6 ).

Syftet med utbildning i de naturorienterande ämnena är att göra naturvetenskapens resultat och arbetssätt tillgängliga (Skolverket 2000).

2.3.1 Mål att sträva mot

Mål att sträva mot anger den inriktning som undervisningen ska ha. Man kan säga att uppnåendemålen som för tillfället finns för årskurs fem och nio är trappsteg på väg mot strävansmålen.

- I de naturorienterande ämnena ska vi sträva mot att eleverna utvecklar sina förmågor till att bl.a. se strukturer som gör världen mer begriplig.

- I ämnet fysik ska vi bl.a. sträva efter att eleverna ska kunna formulera hypoteser och utföra experiment.

- I ämnet kemi ska vi bl.a. sträva efter att eleverna utvecklar en förståelse för materiens omvandlingar, kretslopp och spridning.

2.3.2 Mål att uppnå

De här målen visar vad alla elever ska klara av. Det är en lägstanivå som alla våra elever förväntas nå.

- I målen för årskurs fem i ämnet kemi ska eleverna bl.a. ha kunskap om begreppen fast, flytande och gasform. De ska också ha inblick i hur de kan uppdela olika material

- I målen för årskurs fem i ämnet fysik ska eleverna bl.a. ha egna erfarenheter av experiment.

3. Litteraturgenomgång

I följande litteraturgenomgång kommer vi att börja med att titta på litteratur som rör samspelet i klassrummet. Nästa del behandlar litteratur rörande experimentets roll i undervisningen. Slutligen tittar vi på vad tidigare forskning säger om elevers kunskaper och tänkande angående vattnets faser och fasövergångar.

3.1 Samspel

Som redan tidigare nämnts så har samspelet i klassrummet en betydande roll för att elever ska lära sig saker. Olga Dysthe (2003) menar att lärande har med relationer att göra. Lärande är inte bara det som sker i huvudet hos eleven utan omgivningen har en stor betydelse. Dysthe (2003) tolkar den ryske utvecklingspsykologen Lev Vygotskys syn på lärande om den närmsta utvecklingszonen som en viktig del för att utveckla lärande. Med den närmaste utvecklingszonen menar Vygotsky den kunskap som elever kan få med hjälp av någon annan. Det är mellanrummet mellan det en person kan utan hjälp och det den personen klarar med hjälp av någon annan. Den sociala samverkan är då en viktig del i att utveckla kunskap. Olle Eskilsson (2001) har i sin studie om 1012 -åringars förståelse av materiens förändring tolkat Vygotskys utvecklingszon genom att dela upp den i en ”mental ålder” och en ”utvecklingsålder”. Eskilsson (2001) ser inga samband mellan de olika åldrarna. Man kan alltså ha hög mental ålder samtidigt som man har en låg utvecklingsålder, eller andra kombinationer. Vidare menar Eskilsson (2001) att elever är mottagliga för att ta till sig erfarenheter som ligger inom

utvecklingszonen. Dysthe (2003) talar om Mikahil Bakhtins teori om utveckling av lärande; han menar att det behövs både samspel och motspel för att skapa utvecklande lärandesituationer. Elever ska således både ifrågasätta och även bli ifrågasatta för att utveckla sitt lärande.

Andersson (2005) menar i sin rapport att naturvetenskapligt kunnande är både en individuell och en social process. Klassrumsklimatet kan vara en avgörande faktor för hur lärandet utvecklas. Ett klassrum där eleverna vågar framföra sina tankar är betydligt mer gynnsamt för lärande än ett klassrum där det råder konkurrens och ingen vågar uttrycka sig. Wynne Harlen (2006) menar att elever får sina vanor att ställa frågor från sina lärare. Genom att vi som lärare övar upp vårt sätt att ställa produktiva frågor får

barnen själva inspiration till att också göra det. Med en produktiv fråga menar Harlen (2006) en fråga där eleven själv kan utforska svaret. Vidare ser Harlen (2006) positivt på att elever får arbeta tillsammans i mindre grupper. Hon ser inga nackdelar med att det inte alltid är en lärare närvarande. I stället tycker hon det är positivt eftersom eleverna då kan utveckla sina idéer och tänka högt utan att någon lärare lägger sig i. Hon menar att eleverna blir fria att tänka högt och att de övriga i gruppen kan ifrågasätta och att det i sin tur skapar bra lärandesituationer.

Eskilsson (2001) skriver i sin avhandling att det är lärarens uppgift att introducera nya begrepp, men att alla i klassrummet bidrar till att utveckla individuella tankar hos varandra. Vidare skriver han också hur viktigt det är att lära sig använda det

naturvetenskapliga språket för att utvecklas inom naturvetenskapen. Det handlar om att genom samspel lära sig diskursen och kunna utvecklas genom att medverka i den.

3.2 Experiment

Enligt Nationalencyklopedin (2008a) betyder ordet experiment att man prövar en hypotes, teori eller konstruktion för att eventuellt bekräfta eller avfärda den. Andersson (2008b) menar att grunden för allt experimenterande är att ha förmågan och viljan att beskriva vad som händer. Harlen (2006) talar också om vikten av att elever utvecklar sin iakttagelseförmåga. Hon menar vidare att genom att iaktta så använder vi ett eller flera av våra sinnen. Vad våra sinnen tar in beror på våra erfarenheter och vilka idéer vi har. En studie som genomförts i England, Wales och Nordirland som Harlen (2006) hänvisar till visar att elever främst iakttar i grova drag, men genom att styra deras iakttagelser mot mindre detaljer så lyckades de väldigt bra med det också.

Manfred Euler (2004) skriver att pedagoger ofta tycker att experiment talar för sig själv. Han framhåller vidare att forskning visar att så inte är fallet; elever använder sina tidigare erfarenheter och kunskaper för att tolka det som sker i experimenten, vilket kan visa sig vara en helt annan bild än vad pedagogen har tänkt sig. Experimentet i sig är inte tillräckligt för att eleverna ska förändra sina egna begrepp. Euler (2004) menar att det eleverna lär sig av experimenten bara är en liten del i processen att skapa ny kunskap.

Eskilsson (2001) visar utifrån sin longitudinella studie att experiment och diskussioner kan utmana elevernas föreställningar och leda till att gamla erfarenheter ifrågasätts och då också utvecklas positivt. I Collins och Osbornes (2001) undersökning kan man se vissa positiva tendenser med naturvetenskapen i skolan. En tendens är att elever ser positivt på experiment för att de då får chans till egen kontroll över naturvetenskapen. Annan forskning (Lindahl 2003) visar nämligen att elever ser NO-ämnet som något läraren helt styr över och bara är faktabaserat.

Eskilsson (2001) pekar på den viktiga roll experiment har i dagens naturvetenskapliga undervisning; han menar vidare att det borde ge eleverna stora möjligheter till att

använda sina kunskaper för att beskriva det de ser. Samtidigt poängterar Euler (2004) att det krävs mycket kunskap för att kunna tolka ett experiment på rätt sätt.

3.3 Tidigare forskning inom materiens faser och övergångar

Helldén (1992) beskriver elevföreställningar kring naturvetenskapliga fenomen av alla typer och framhåller att elevers vardagsföreställningar är väldigt svåra att ändra på. Vidare skriver han att språket kan ha olika innebörd om man jämför det

naturvetenskapliga med elevernas vardagsspråk, vilket gör att det kan uppfattas fel. Helldén och flera med honom belyser hur svårt det är för elever att förstå fenomen som inte kan iakttas. Exempelvis har många elever svårt att förstå gasformiga ämnen.

Andersson (2008b) använder en israelisk undersökning för att illustrera vad elever har för tankar och kunskaper inom vattnets faser och övergångar. Studien visar att elever i 9-10-års ålder kan förklara fenomen som avdunstning genom att beskriva det som att vattnet avdunstar till osynlig ånga. Kokning förstår elever i tidig ålder, att det är ånga som avgår till luften. Andersson (2008b) drar slutsatsen att det är en stark koppling till vardagen som gör att de förstår det. Däremot betonar han att det är svårt för eleverna att se själva sambandet mellan det kokande vattnet och den kondenserade vattenångan de ser.

Vidare beskriver Andersson (2008b) en undersökning från Nya Zeeland gällande kondensation. Resultaten visar att elever har svårare att förstå kondensation än

att det alltid finns vattenånga i luften. En studie av Osborne och Cosgrove från 1983 (Andersson, 2008b) visar att det inte är många elever som har den här förståelsen. Eskilsson (2001) hänvisar till samma studie av Osborne och Cosgrove från 1983 där han analyserar elevernas tankar angående kokning och kondensation. Där kan man bl.a. se att vissa elever tror att syre och väte blandas när vattenånga kondenserar. Elever tror också att syre och väte separeras när vatten kokar. När det är kondenserat vatten på utsidan av ett glas, så tror många elever att det har kommit ut ur glaset. Eskilsson (2001) visar också i sin studie hur svårt det är för elever att se skillnad på kemiska och

fysikaliska förändringar.

En studie från Israel av Ruth Stavy 1991 (Eskilsson, 2001) visar att många

grundskoleelever inte ser vätskor och gaser som materia, de anser bl.a. att gaser inte har någon vikt. Vidare visar undersökningen att eleverna anser att materia är hård, har volym och färg. Eskilsson (2001) visar också i sin studie en sammanställning som åskådliggör vilka vanliga missuppfattningar elever har om materia. Några av

missuppfattningarna som återkommer i olika undersökningar är följande; att bubblorna i kokande vatten innehåller värme, luft eller syre och väte, att värme är materia, materia är bara fasta ämnen, materia har lukt och färg, man kan se all materia. Vidare beskriver Eskilsson (2001) hur yngre barn ofta ser likhetstecken mellan fasta ämnen och hårda ämnen.

Eskilsson (2001) sammanfattar sin studie med några intressanta punkter. Han menar att elever tidigt börjar bygga upp sina begrepp och att de även används under

uppbyggnaden. Han menar också att det är viktigt att eleverna får ta del av begrepp i olika sammanhang. En viktig sak Eskilsson (2001) belyser är att elevernas spontana svar inte alltid visar deras kunnande. Han har tagit del av en hel del undersökningar angående elevers uppfattningar om de olika faserna fast, flytande och gas och menar att elever har bra förståelse för fasta och flytande ämnen; pulver och mjuka ämnen kan dock vara lite problematiska. Elevers kunskaper om gaser är lite sämre. Många gaser varken syns eller luktar vilket bidrar till att det är svårt att skaffa sig erfarenheter kring dem. Att eleverna i tioårs ålder förstår att vatten kan finnas som is, flytande och

vattenånga menar Eskilsson (2001) är en förutsättning för att de ska kunna förstå andra naturvetenskapliga fenomen.

4. Metod

4.1 Val av metod

Syftet med vårt examensarbete är att undersöka om vi med vår undervisningssekvens kan främja elevernas inlärning av begrepp. Eleverna arbetade laborativt för att få erfarenhet av det naturvetenskapliga arbetssättet vilket är en viktig del av

undervisningen enligt Skolverket (2000). Enligt Krigsman m.fl. (2002) ökar elevernas motivation och glädje när de på egen hand får undersöka utifrån sina funderingar. Då vi ville se elevernas kunskapsutveckling valde vi att genomföra en enkät före och efter undervisningssekvensen. De båda enkäterna bestod av i stort sett samma frågor. Enligt Patel och Davidsson (1991) ger enkäter, som kan bearbetas statistiskt, svar på frågor som rör vilka skillnader som finns före och efter en undervisning. Vi såg också enkäten före som ett sätt att planera vår undervisning utifrån elevernas utgångsläge, vilket Andersson (2008a) menar är en viktig del i att bygga upp undervisningen. Enkäten gav en indikation på om eleverna var på rätt väg i sin kunskapsutveckling. Det hade varit intressant att använda sig av intervjuer för att undersöka elevernas djupare förståelse, men eftersom vår undervisningssekvens var begränsad i tid och omfång valde vi enkäter.

För att observera gruppernas diskussioner under laborationerna ansåg vi att ljudinspelning var det bästa alternativet, eftersom syftet var att följa alla gruppers diskussioner. Då vi ville vara delaktiga i undervisningen och inte enbart agera som observatörer var detta den mest passande metoden, vilket ger minst påverkan på eleverna jämfört med videoinspelning. Det empiriska materialet blev större än vad det vid bearbetningen visade sig att vi behövde, men tanken var att vi skulle ha mycket material så att vi inte skulle bli sårbara vid eventuella bortfall och tekniska missöden. Enligt Johansson och Svedner (2006) är det av stor vikt att inte ha ett för magert dataunderlag då det ger ett sämre underlag för de slutsatser man vill dra.

4.2 Beskrivning av undersökningsgruppen

Vi har valt att genomföra vår undersökning i Åk 4 på grund av att vi bygger vår undervisning på uppnåendemålen för årskurs 5. Då en av oss varit vft-placerad vid

denna skola och goda kontakter fanns valde vi att genomföra studien där. Vi valde att endast undersöka en klass då vi inte hade för avsikt att göra en jämförelsestudie av olika undervisningsmetoder. Däremot sökte vi en klass med många elever för att få mycket empiriskt underlag, vilket gör oss mindre sårbara för bortfall och ökar trovärdigheten på vårt arbete.

4.2.1 Skolan

Skolan är belägen i en mindre tätort med en naturrik omgivning. I området finns två f-6 skolor och en högstadieskola med upptagning i hela kommunen. Vår skola har ca 145 elever. Varje årskurs är representerad av en klass med i snitt ca 20 elever. Knappt en procent av skolans elever är andraspråkselever.

4.2.2 Klassen

Klassen består av 25 elever i åldern 10-11år. Pojkarna dominerade i antal; de är 16st och flickorna är 9st.

4.2.3 Läraren

Klassens nuvarande lärare började undervisa klassen denna termin. Under de tre första åren hade klassen en lärare med bakgrund i matematik och NO. Den nuvarande

klassläraren har ingen NO-utbildning och välkomnade vår undervisning.

4.2.4 Gruppindelning

Vi delade upp eleverna i mindre grupper för att alla skulle få delta och utföra

laborationerna. Egentligen ansåg vi att det optimala antalet per grupp var tre stycken men för att ha tillräckligt med olika laborationer och kunna sysselsätta alla, valde vi att de skulle vara fyra i varje grupp. Då de var totalt 25 elever blev de sex grupper som vi gjorde följande indelning av; tre pojkgrupper, en flickgrupp och två mixade grupper med två pojkar och två flickor. Vår tanke bakom gruppindelningen var att ha olika gruppsammansättningar för att vi skulle få någon grupp att fungera bra och på så sätt ett bra empiriskt material att analysera.

4.3 Datainsamlingsmetoder

4.3.1 Enkät

Vi valde att arbeta med enkäter för att undersöka vad eleverna hade för förförståelse innan undervisningen och för att sedan kunna göra en jämförelse med kunskapen efter undervisningen. Vår enkät är utformad för att genomföras under ledning, så eleverna kan fråga om det är något de inte förstår. På så sätt ökar tillförlitligheten för faktorer som läsförståelse och missförstånd av frågor minskar. Vi valde dels frågor med fasta alternativ, dels öppna frågor för att variera frågornas utformning. De fasta

svarsalternativen varierade vi, eftersom det motiverar personen som besvarar frågorna och man undviker att denne fastnar i ett visst svarsmönster (Patel & Davidsson 2001). Det är viktigt att man täcker alla delområden och ser till att svarsalternativen är relevanta när man utformar en enkät som innehåller frågor med hög grad av standardisering och strukturering, liksom vår enkät.

4.3.2 Observation

Vi valde att göra ljudinspelningar under laborationerna för att fånga diskussionerna mellan eleverna under arbetet. Enligt Patel och Davidsson (2001) bör man använda verbala analysmetoder när man vill tolka elevernas diskussioner i syfte att nå en djupare förståelse. Vi lät alla grupperna ha ljudinspelningar dels för att minimera risken att inte få något användbart empiriskt material, dels med tanke på rättviseaspekten, då alla grupperna skulle känna sig utvalda. Nackdelen var att urskilja vad de sa och när det var för många grupper i ett rum blev det ett bakgrundsorl som gör det svårt att transkribera diskussionerna på bandinspelningarna. Vår erfarenhet är att ljudinspelningar tar väldigt lång tid att analysera. Därför begränsade vi oss till att bara analysera ett av

4.4 Procedur

4.4.1 Pilotstudie årskurs 6

Den 10 november utförde vi en pilotstudie av vår förförståelseenkät på samma skola som vi senare genomförde vår undersökning, men i årskurs 6. Detta gjorde vi för att se om våra frågor var utformade för det ändamål de var avsedda att undersöka. Det var av stor vikt att vi hade bra frågor i enkäten då vi utifrån den analyserar utvecklingen av deras förståelse av begreppen fast, flytande, gasform och fasövergångarna när det gäller vatten. Vi ändrade på några frågor där vi kompletterade med att eleven skulle motivera sitt val och en av frågorna togs bort helt, dels för att den var för svår, dels för att den inte var relevant för undersökningen. Vi hade med en extra fråga i slutet där eleverna fick utvärdera frågorna om det var något som var svårtolkat. Den togs bort inför vår undersökning.

4.4.2 Lektionsöversikt

Vi utförde vårt arbete under 3-4 veckor enligt Tabell 1.

Tabell 1 Planering

V46 Fredag Klassläraren delar ut föräldrabrevet till eleverna.

V47 Torsdag 11.00-12.00 Presentation och förförståelseenkät

V48 Tisdag 8.30-11.00 Kort genomgång, laborationstillfälle

V49 Måndag 8.30-11.00 Genomgång av laborationer, dramatisering, slutenkät

4.4.3 Genomförande

Föräldrabrevet

Vi bifogade vårt föräldrabrev (se bilaga1) i ett e-mail till klassläraren, där vi gjorde en förfrågan om hon ville dela ut brevet till eleverna på fredagen. Klassläraren läste igenom och ansåg brevet lämpligt och delade ut det till alla eleverna. I föräldrabrevet presenterade vi oss och vårt arbete och förklarade de etiska aspekterna och om de inte

valde att utforma brevet så här då tiden var för kort för att få påskrivna dokument om godkännande av föräldrarna.

Presentation och förförståelseenkät

Vi kom till klassen, presenterade oss och förklarade vad vi skulle göra utan att avslöja för mycket, eftersom vi ville se vad de kunde i förförståelseenkäten (se bilaga 2). Vi frågade om de visste vad ett examensarbete var och vad naturvetenskap är, för att få igång en diskussion. Vi gjorde klart att detta inte var ett prov och att de kunde fråga oss om det var något de inte förstod. Förförståelseenkäten delades ut och det tog ca en halvtimme tills alla var klara. Vi avslutade med att visa ett experiment med en läskburk (se bilaga 3) för att fånga elevernas intresse inför nästa lektionstillfälle.

Kort genomgång och laborationstillfälle

Vi startade upp dagen med en PowerPoint där vi började med vattnets kretslopp och dess betydelse. Till sist gick vi in på vattnets faser. Då vi ansåg att eleverna skulle arbeta vetenskapligt gick vi igenom hur de skulle skriva laborationsrapporter. Vi diskuterade begrepp som hypotes och slutsats.

Eleverna delades upp i sex grupper med fyra i varje grupp, där varje grupp blev ansvarig för en diktafon. De fick skriva en gemensam rapport för varje laboration, där vi

bestämde att alla i gruppen skulle skriva och ansvara för minst en rapport. Totalt fanns det sex olika laborationer och två diskussionsfrågor (se bilaga 4a-g).

Genomförande av laborationerna

Vi fick avbryta femtio minuter in på lektionen efter tio rasten även om inte alla genomfört samtliga laborationer. Eleverna orkade inte mer och det började bli okoncentrerat och stökigt. Alla hade gjort minst fyra av de sex laborationerna.

När alla var samlade och satt lugnt startade vi två gemensamma laborationer, där vi gjorde hypoteserna tillsammans i helklass. Det var en laboration om avdunstning där vi placerade tre glas i fönstret. Två av glasen innehöll vatten där det ena glaset var täckt av plastfolie och det sista glaset innehöll matolja. Vi lät dem stå i fönstret till nästa veckas lektionstillfälle. Vi gjorde även en laboration med is i en burk med lock på där vi vägde burken först och sen frågade vi eleverna hur mycket de trodde burken vägde när isen

smält. De fick ge sina hypoteser som vi dokumenterade. Då lektionen var slut fick vi överlämna den slutliga vägningen till klassläraren så vi skrev upp vikten på tavlan och tackade för oss denna gång.

Genomgång av laborationer, dramatisering och slutenkät

Vi tog emot eleverna på morgonen och startade upp sista lektionspasset med en genomgång av de laborationer vi utfört vid förra tillfället. För att friska upp minnet använde vi oss av bilder av materialet vi använt vid de olika laborationerna. Vi gick igenom sorteringsövningen och diskuterade egenskaperna för fast, flytande och gasform valde vi att gestalta det i en dramatisering. Vi introducerade begreppet molekyl genom att diskutera i helklass vad det var och vilken vetskap de hade om begreppet.

Tillsammans med två elever demonstrerade vi hur molekylerna rör sig i de olika faserna genom att vi gestaltade en vattenmolekyl. Därefter tog vi ut eleverna och delade upp dem i grupper där de fick gestalta de olika formerna utefter vad vi berättade. Ett exempel kunde vara följande:

– Ni är en vattenmolekyl och ni befinner er i en mugg som någon sätter ut i snön hur ser ni ut då?

När vi samlats igen efter rasten gick vi igenom vad våra försök med avdunstning och isen i burken fått för resultat. Vi diskuterade slutsatsen tillsammans och använde oss av det vi gjort för att se samband. Den slutliga enkäten (se bilaga 5) delades ut och efter ca 20 min var eleverna klara och vi tackade för ett bra samarbete och lämnade klassen.

4.5 Etik

Vi följde Humanistisk-samhällsvetenskapliga forskningsrådets utarbetade anvisningar för forskningsetik (Johansson & Svedner 2006). I introduktionen av själva

undervisningen med eleverna gick vi noggrant igenom syftet med vår forskning. Då hade eleverna möjlighet att ställa frågor som vi besvarade sanningsenligt. Detta hade de sedan också möjlighet till under hela arbetet. Vi informerade och bad elevernas

målsmän om tillstånd genom ett passivt medgivande, då vi hade för avsikt att genomföra ljudinspelningar och vår enkät var av konfidentiell sort. Klasslista med siffrorna på enkäterna har förstörts enligt gällande regler efter genomförd analys av

enkäterna. I vår slutliga rapport är det inte möjligt att identifiera vare sig skola eller elever som deltagit i vår undersökning.

4.6 Bortfall

Hela undervisningssekvensen bestod av tre tillfällen under två veckors tid, vilket gjorde att samma elever inte var närvarande vid alla tillfällen. Under första enkäten deltog inte fyra av eleverna. Dessa elever förutom en arbetade tillsammans i en grupp under laborationerna. Två elever var frånvarande under laborationerna, varav den ena gjort båda enkäterna och den andra endast den första enkäten. Fyra elever missade sista enkäten varav den ena inte gjort den första enkäten utan endast deltagit i laborationerna. 16 av de 25 eleverna genomförde alla momenten. 18 av de 25 eleverna genomförde både för- och efterenkäterna.

4.7 Reliabilitet och validitet

Tillförlitligheten i vår undersökning är relativt god då vi i vår enkät använde oss av samma frågor i för och efterenkäten med undantag för några ändringar och det var samma elever som besvarade frågorna. Vi genomförde dessutom en pilotstudie för att undersöka våra frågor. Enligt Johansson och Svedner (2006) är reliabiliteten aldrig perfekt i praktiken, vilket visade sig i efterenkäten där vi fick en högre andel obesvarade frågor jämfört med förenkäten. Vi har täckt in det område som vi avser att undersöka med en genomarbetade för och efterenkäter och ljudinspelningar av elevernas

diskussioner och menar därför att vi har en god validitet på vår undersökning. God reliabilitet är en förutsättning för god validitet, för hur ska man få en god tillförlitlighet om man inte vet vad man mäter (Patel & Davidsson 2001, s. 85)?

4.8 Databearbetning

Med utgångspunkt i våra frågeställningar valde vi att analysera resultaten vi samlat in från enkäterna och observationerna från gruppdiskussionerna. Arton av tjugofem elever genomförde båda enkäterna. Utifrån dessa gjorde vi en jämförelse (se diagrammen i resultatdelen) av de frågor som visade elevernas svar på de olika faserna och

fasövergångarna. Genom att åskådliggöra resultaten i diagram får man en överblick över elevernas kunskapsutveckling.

När vi lyssnat igenom gruppernas diskussioner valde vi att analysera två gruppers laborationsdiskussioner. Vid vidare bearbetning av de två gruppernas diskussioner fann vi att det inte gav tillräckligt empiriskt material för att göra en analys som gav svar på vår frågeställning. Utifrån det valde vi att byta strategi och tog ut en av laborationerna för att analysera hur eleverna i de olika grupperna använde sig av begreppen under diskussionerna. Vidare valde vi även att analysera elevernas arbetssätt och vilka

iakttagelser de gjorde under laborationerna. Vi skrev ner elevernas diskussion ordagrant i text för att sedan bearbeta och kategorisera textmaterialet utifrån deras iakttagelser, användning av begrepp och framställning av hypotes och slutsats.

5. Resultat och analys

Resultatavsnittet utgår från våra två forskningsfrågor. Första delen avser att visa de resultat som vi kopplat till följande forskningsfråga: Hur kan vi med vårt

undervisningsupplägg få eleverna att förstå begreppen fast, flytande, gas, avdunstning och kondensation på ett mer vetenskapligt sätt? Här har vi utfört en kvantitativ

undersökning av de arton elever som gjort både för- och efterenkät. Resultatet visar vi genom att jämföra förförståelseenkäten med den enkät som gjordes efter

undervisningssekvensen.

Den andra delen kommer att besvara vår andra fråga: Hur diskuterar eleverna vattnets

faser och omvandlingar under laborationer, särskilt då det gäller iakttagelser, hypotes- och slutsatsformulering samt användning av begrepp? Detta är en kvalitativ

undersökning, där vi analyserar ett av experimenten, som fem av de sex grupperna utförde. Att vi valt ut endast ett experiment beror på den tid vi har till förfogande för examensarbetet.

5.1 Kvantitativa undersökningen

• Hur kan vi med vårt undervisningsupplägg få eleverna att förstå begreppen fast, flytande, gas, avdunstning och kondensation på ett mer vetenskapligt sätt?

Nedan kommer några utvalda frågor från enkäten följda av tillhörande diagram och förklaring.

Sorteringsövning

Sortering av materia i fast, flytande och gasform enligt fråga 1 i enkäten.

Diagram 1 visar hur många procent som dels svarade rätt på alla kategorierna dels hur de rätta svaren är fördelade på de olika kategorierna fast flytande och gasform. Vi ser en förändring av begreppen fast och flytande form då man har en viss svårighet i

. Sorteringsövning 72 89 72 72 89 89 94 89 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

alla kategorier rätt gasform alla rätt flytande alla rätt fastform alla rätt

% förenkät

efterenkät

Diagram 1 Sorteringsövning

Vattnets olika faser

Vi undersöker om eleverna kan ange vilken fas olika former av vatten befinner sig i. Se fråga 8 i enkäten. Tabell 2 visar hur eleverna har kryssat i de olika alternativen i för- och efterenkäten. De markerade siffrorna anger rätt svar. Vi ser en ökning eller samma resultat i alla frågorna utom Vad är ett moln? Där ser man att eleverna ändrar sin uppfattning och svarar att det består av gas eller fast form istället för flytande form. De elever som svarade att moln är i flytande form associerar troligtvis till regndropparna, inte det faktum att moln består av kondenserad vattenånga. Under vår undervisning pratade vi och gjorde experiment på vattenånga och vi såg att eleverna uppfattade den kondenserade vattenångan som en gas när det i själva verket är flytande. Deras begreppsförväxling såg vi tydligt i vår kvalitativa undersökning. De som svarat fast form kan ha fastnat för att vi pratade om hagel och snö som bildas och faller ner från molnen. Då vi inte genomfört några intervjuer har vi inte stöd för att det verkligen skulle kunna vara så.

Tabell 2 Vattnets olika faser

Avdunstning

Vad händer med vattnet i glaset, se fråga 6 i enkäten. Vi ser en tydlig ökning i diagram 2 av andelen som har svarat att vatten avdunstar och övergår till gasform och därför minskar nivån i vattenglaset. De som har svarat att det blev mer vatten i glaset har ändrat sitt svar i efterenkäten. Även andelen som svarat att det var samma mängd kvar har minskat. Vatten i flytande form. Vatten i fast form. Vatten som gas. Ett annat ämne. Obesvarad

% Före Efter Före Efter Före Efter Före Efter Före Efter

Vad är en snöflinga? 33 11 50 89 6 0 11 0 Vad är imma, på en spegel? 0 11 11 11 78 72 11 6 Vad är hagel? 11 11 67 78 0 6 22 6

Vad är ett moln? 44 22 17 33 22 39 17 6 6

Vad är rimfrost? 17 22 39 44 28 17 17 11 Vad är dagg i gräset? 67 61 11 28 17 6 0 6 6 Vad är en bubbla i kokande vatten? 11 17 0 0 78 78 11 6

Avdunstning 61 17 22 94 0 6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

lägre högre samma

% förenkät

slutenkät

Diagram 2 Avdunstning

Kokning

Eleverna får svara på vad som finns i kokbubblorna när man kokar vatten. Se fråga 4 i enkäten. Vid förenkäten svarade eleverna lite olika men efter genomgången laboration visar diagram 3 tydligt att många svarat att det är vattenånga i bubblorna när vatten kokar i efterenkäten. Kokning 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

luft syre vattenånga koldioxid

% förenkät

slutenkät

Diagram 3 Vad finns i kokbubblorna?

Vattnets fasövergångar

Eleverna får svara på vilken fasövergång som beskrivs i de olika meningarna, se fråga 9 i enkäten. Tabell 3 visar hur eleverna parat ihop meningarna med respektive

fasövergång i för och efterenkäten. De markerade siffrorna anger det rätta svaret. Vi ser en ökning av svaren vid smältning och avdunstning men i övriga kategorier en

minskning. Antal obesvarade frågor har ökat från noll i förenkäten upp till tjugo procent i efterenkäten vilket gör att tillförlitligheten minskat.

Tabell 3 Fasövergångar

Vi ser tydligt hur eleverna gjort framsteg i begreppsutvecklingen av fast, flytande och gasform enligt resultaten från sorteringsövningen i diagram 1. Även tabell 2 med vattnets olika faser ger stöd åt denna analys. Elevernas framsteg när det gäller fasövergångarna är inte lika tydliga med undantag för avdunstningen, där vi ser en positiv utveckling. Då vi utförde en del av de frågorna i enkäten som laborationer kan man se utifrån resultaten att det är en större andel som svarat rätt på dem i efterenkäten. Tabell 3 visar en tillbakagång i förståelsen med fasövergångar som dels kan bero på att eleverna inte förstått fasövergångarna, dels på att efterenkäten hade en stor andel obesvarade i denna fråga.

5.2 Kvalitativa undersökningen

• Hur diskuterar eleverna vattnets faser och omvandlingar under laborationer, särskilt då det gäller iakttagelser, hypotes- och slutsatsformulering samt användning av begrepp?

Det experiment vi valt att analysera är när eleverna ska koka vatten och sedan hålla en

Kondensering Stelning Avdunstning Kokning Smältning Obesvarade

% Före Efter Före Efter Före Efter Före Efter Före Efter Före Efter

Det blir is på sjön. 6 11 78 67 0 0 6 11 11 0 11 Istapp som droppar. 0 0 11 0 6 0 0 0 83 89 11 Den regnvåta asfalten torkar. 28 11 0 11 44 61 17 0 0 0 17 Imma på spegeln när du duschar. 61 50 11 11 33 17 0 6 0 0 17 Vattnet bubblar i kastrullen. 6 11 0 0 17 6 78 61 6 0 22

att eleverna ska se vad som händer när vattnet kokar, inse vad bubblorna består av och sedan genom att hålla bägaren över få se den kondenserade vattenångan; vattnet går från flytande till gas och sedan flytande igen. Vi ville undersöka hur diskussionerna gick under experimentets gång. De använder sig av ett naturvetenskapligt arbetssätt genom att först ställa en hypotes, iaktta och sedan dra en slutsats (Se bilaga 6a). Laborationen tog mellan tio och tjugo minuter för de olika grupperna.

5.2.1 Elevers iakttagelser under experimentets gång

Först går vi igenom resultaten för elevernas iakttagelser under laborationerna. Vi har delat in det i grupper där den ena visar vad eleverna själva ser i experimentet, och den andra visar vad eleverna ser med hjälp av en lärares inblandning. Först redovisar vi resultat från diskussionerna (se tabell 4), sedan utklipp från ljudinspelningen och sist vår analys av resultatet.

Tabell 4 Iakttagelser under experimentets gång

Nedan följer utdrag från observationen som visar på de olika tillfällen som presenterats här ovan. E står för vad elev har sagt och L står för vad lärare har sagt. Utdragen är även här uppdelade mellan elevernas egna iakttagelser och med lärare närvarande.

Grupp 1

Elevernas egna iakttagelser:

E: Kolla på den det är sånna bubblor i den E: Kolla bubblor, kolla …bubblor

E: Ser du, ångan är där!

Grupp Elevernas iakttagelser under experimentet

Iakttagelser med hjälp av lärare under experimentet.

1 - Bubblor - Temperaturen

- Bubblorna kommer upp. - Ångan hamnar på glaset.

2 - Temperaturen

- Bubblor

Gjorde iakttagelserna utan lärare inblandad.

3 - Bubblor

- Fuktig

- Temperaturen

- Bubblorna kommer nerifrån och åker uppåt, sedan kommer det nya.

- Bubblorna kommer upp och sedan blir det vattenånga. 4 - Imma - Ånga - Vattenånga - Temperaturen 5 - Bubblor - Vattenånga

- Det kommer ånga från bubblorna.

- Temperaturen

Lärare leder eleverna mot iakttagelser:

L: Har ni mätt lite vad det är för grader och så? E: Ja

E: Vi måste skriva upp det. E: Här är din penna. E: 97 grader

E: Kolla bubblor, kolla …bubblor L: Var kommer bubblorna ifrån? E: Ja där kommer bubblor E: Ångan

L: Är de bara på ytan eller var kommer de ifrån? E: De kommer upp

L: Nu så nu kan ni se vad som händer där E: Det kommer ånga upp

L: Ånga vad var nu det, kunde man se det eller hur var det? E: Nej

E: Jo suddigt E: Gas

L: Vad är det som hamnar här på glaset? E: Ånga, för här kommer ånga

Grupp 2

Elevernas egna iakttagelser:

E: Nu är det 70 grader det går ju som vinden E: 99grader komma 8, det är 99 grader…100. E: Ja nu bubblar det.

Grupp 3

Elevernas egna iakttagelser:

E: 93grader…97…100,1, 104grader. E: Det bubblar.

E: Oj vad fuktig den blir

Lärare leder eleverna mot iakttagelser:

L: Har ni sett vad som börjar hända. Kommer bubblorna uppifrån eller nerifrån? E: Uppifrån

L: Titta nu ska du se.

E: De kommer nog nerifrån. L: Och sedan åker dem? E: Uppåt

E: Och sedan kommer det nya.

E: Det kommer upp och sedan blir det vattenånga.

Grupp 4

Elevernas egna iakttagelser:

E: Där blir imma på denna. E: Där blir bara ånga.

E: Där kommer vattenånga upp i den, kallar vi det vattenånga? E: Det blir ånga, när kallt och varmt möts blir det ånga.

E: Ja, vi är redan klara det blir ånga, det blir imma.

Lärare leder eleverna mot iakttagelser:

L: Ser ni temperaturen E: Ja, 100 när det kokar.

Grupp 5

Elevernas egna iakttagelser:

E: Det bubblar, det bubblar, det börjar komma ånga.

E: Det kommer ånga det gör det här också, det kommer från bubblorna. E: Temp 99…100 kolla vad coolt här på kanterna.

E: Är det vattenånga man ser här inne på insidan också? E: Ja

E: Är det vattenånga man ser?

Analys av resultaten för iakttagelser under experimentet:

Resultaten visar att fyra grupper av fem iakttar när vattnet börjar bubbla. Vad vi i många fall fick leda in dem på var hur bubblorna steg upp mot ytan. Att de började nerifrån var det inga elever som reagerade på innan någon lärare påpekade det. När bubblorna börjar nerifrån och går uppåt kan man peka på att det inte är något annat ämne än vatten som kan finnas där till skillnad från om bubblorna hade utvecklats vid ytan.

Eleverna använder ofta ordet vattenånga i fel sammanhang. I vissa fall har eleverna svårt att skilja på vattenånga (ånga) och imma. Helldén (1992) skriver om vissa gemensamma drag som man kan utläsa för alla de naturvetenskapliga ämnena. Ett område han belyser är hur elever konstruerar sina föreställningar utifrån sitt

vardagsspråk. Detta syns tydligt i resultaten angående vattenånga. Här kan man se en koppling till vardagshändelser. Hur ofta är det egentligen man säger att det är

kondenserad vattenånga på spegeln när man har duschat. Andersson (2008b) menar att det kanske är bättre att använda uttrycket ”vatten i gasform” för att göra det lättare för eleverna att förstå. Kondensering är ett ord som eleverna sällan eller inte alls kommer i kontakt med i sin vardag. Vi känner också själva att det inte är något ord som kommer särskilt ofta ifrån oss fast vi egentligen har kunskapen att använda det vid rätt tillfälle.

Resultaten visar att pedagogerna har en viktig roll under experimentets gång och att eleverna behöver hjälp för att utveckla sina tankar och iakttagelser. Harlen (2006) skriver att elever inte delar lärarens förväntningar när det gäller iakttagelser och hur iakttagelseförmåga och begrepp går hand i hand. Hon menar då att med hjälp av en utvecklad iakttagelseförmåga så kan det vidga elevernas begrepp genom att de blir mer medvetna om vilken information de ska söka efter. Vi gjorde eleverna fokuserade på viktiga detaljer som temperaturen vid kokning och bubblornas väg genom vattnet. Grupp 5 visar att de har gjort många bra iakttagelser utan någon pedagogs inverkan.

Av resultaten framgår hur viktigt det är när man skriver instruktioner till experiment. Vi ville att eleverna skulle iaktta bubblornas väg genom vattnet. Ett enkelt sätt hade varit att bara skriva in det i instruktionerna som en delfråga, exempelvis var startar bubblorna och vilken väg tar de?

5.2.2 Framställning av hypotes

Följande resultat är en analys av hur framställningen av hypoteser har gått till inom de olika grupperna. Först redovisar vi i tabell 5 vilka hypoteser elevernas kommit fram till och hur de kommit fram till dem. Sedan följer citat som visar hur eleverna gjort, och sist analyserar vi resultaten.

Tabell 5 Hur eleverna framställer sin hypotes

Grupp 1

Lärare närvarande.

L: Ni skriver upp vad ni tror händer och vad som finns i bubblorna. Likadant här vad tror ni det finns i bubblorna när det kokar?

E: Ånga, ånga, ånga

E: Ska vi sätta denna så?(bägaren över det kokande vattnet) L: Ja, men vad tror ni händer om ni gör så?

E: Då ångar det där

Grupp 2

Ingen lärare närvarande.

E: Vi tror att hm alltså vi kan ju inte skriva utan alla

E: När vattnet börjat koka så när vi håller den ovanpå så bildas det vattenånga i den

Grupp Hypotes till

a) vad som finns i bubblorna

b) vad som händer när man sätter en glasbägare ovanför det kokande vattnet

Hur

1 a) ånga

b) då ångar det där

I båda fallen är det lärare som ställer frågorna och eleverna svarar.

2 a) ej svarat

b) det bildas vattenånga i den

Ingen lärare inblandad. Elev gör jämförelse ur vardagen.

3 a) _{luft, ånga}

b) det exploderar, glaset försvinner,

den blir fuktig, luften försvinner, den blir helt vit

I båda fallen är det läraren som ställer frågorna och eleverna svarar.

4 a) gas, ånga som flyter, flyger upp

b) det blir imma, det blir ånga på den

I båda fallen är det läraren som ställer frågorna och eleverna svarar.

5 a) ingenting, luft, syre

b) ej svarat

E: mm

E: Och när den har kokat ett tag så kommer vattnet att försvinna helt. E: Kommer det?

E: Ja, jo, det är lika som om det aldrig hade regnat så hade det aldrig kommit mer vatten någon gång.

Grupp 3

Lärare närvarande.

L: Vad tror ni händer E: Det blir bubblor

L. Vad tror ni det finns i bubblorna E: Luft

L: Har ni något mer förslag på vad det kan finnas i bubblorna? E: Ånga

L: Sen när ni kokat det ska ni hålla den ovanför, vad tror ni händer? E: Det exploderar, glaset försvinner

L: Vad tror ni händer när ni håller den över så? E: Den bli fuktig,

E: Den där försvinner

E: Den där dumma luften försvinner L: Den försvinner?

E: Ja för luften är starkare

L: Jaha du tänker lite på burken. (Experiment vi visade i introduktionen)

E: Den blir helt vit

Grupp 4

Lärare närvarande

L: Ni skriver ner vad ni tror händer när man kokar vatten och vad som finns i bubblorna, vad tror ni finns i bubblorna?

E: Vi tror det kokar och det finns gas i bubblorna, och ånga.

E: Nej det, jo ånga det flyter, flyger upp. Är du också med på att det finns ånga i bubblorna? E: Ja

E: Ska vi sätta denna över?(Bägaren över det kokande vattnet)

L: Först ska ni skriva vad ni tror händer. E: Händer det något med den?

E: Det blir imma, det blir ånga på den. E: Ja det blir imma på den

Grupp 5

Ingen lärare närvarande

E: Vad tror vi ska hända när vattnet börjar koka? E: Det kommer ånga, det bubblar.

E: Det kommer vattenånga. E: Vad tror vi finns i bubblorna?

E: Ingenting E: Luft, syre E: Nej det är luft.

Analys av resultaten för framställning av hypotes:

Det första vi kan se är att i de två elevgrupper som det inte var någon lärare närvarande har man missat att skriva en av hypoteserna. Det var också något vi såg när vi gick runt i de olika grupperna; eleverna hade så bråttom att komma igång med experimentet att de glömde att först ställa en hypotes om vi inte påminde dem. Utifrån resultaten kan vi inte se någon speciell skillnad i själva utformandet av hypotesen när det var lärare inblandad eller ej. I själva verket var det bara en upprepning av frågeställningarna som gjordes av lärarna. Det diskuteras inte så mycket när hypotesen fastställs, det är mer

konstateranden.

I föregående analys konstaterade vi hur eleverna blandade ihop vattenånga med imma. Samma sak ser vi i det här resultatet.

5.2.3 Framställning av slutsats

Följande resultat visar hur eleverna har kommit fram till sina slutsatser. Grupp 1

Här går det inte att höra någon diskussion om någon slutsats över huvudtaget. Grupp 2

E: Slutsats vadå slutsats? L: Slutsats är ju..

E: Nej, nej, nej inget mer

L: Jo, slutsatsen är ju det ni kom fram till, stämde de två överens. Stämde det ni trodde och det ni gjorde?

E: Ja

Grupp 3

E: Har nån suddi? E: Detta är fråga två

E: Jamen vi är ju inte färdiga….

(En elev börjar läsa nästa fråga)

E: Men vi är ju inte färdiga med denna än

Grupp 4

Grupp 5

Här går det inte att höra någon diskussion om någon slutsats över huvudtaget.

Analys av resultaten av framställningen av slutsats:

Vi har inte så mycket att kommentera till denna del eftersom det är så väldigt lite som sägs i samband med slutsatserna. Utifrån resultatet från grupp 3 konstaterar vi att de har bråttom till nästa experiment och därmed hoppar över slutsatsen. Vi har även

laborationsrapporterna insamlade och de visar tydligt att det är korta svar som skrivits ner, ibland bara något enstaka ord. Det gäller i och för sig mer eller mindre även för hypoteserna och iakttagelserna.

5.2.4 Användning av begrepp

Ytterligare en kategori vi vill analysera är hur man kan se begreppen i diskussionerna. Begreppen vi fokuserar på här är flytande, gas och kondensation (se tabell 6).

Begreppen fast och avdunstning analyserar vi inte eftersom det inte finns någon direkt koppling till dem i laborationen. Däremot fasövergången från flytande till gas, som i det här fallet blir förångning, går vi in och tittar på.

Faser Kommentarer till

faser Övergångar Kommentarer till övergångar

E: Det kommer ånga upp

L: Ånga vad var nu det, kunde man se det eller hur var det?

E: Nej E: Jo suddigt E: Gas

Osäkerhet på att ånga är en gas och att man faktiskt inte kan se den.

E: Mm det började bubbla det blev vattenånga

Eleven har konstaterat en fasövergång.

E: Är det vattenånga man ser här inne på insidan också? E: Ja är det

vattenånga man ser?

Inte insett att

vattenånga är en gas, eller inte insett att vi ej kan se gaser.

E: Bubblorna kom nerifrån och upp och bildade vattenånga

Eleven säger att vattenångan bildas vid ytan, eller så har de förstått att det är vattenånga hela tiden bara att han/hon uttrycker sig fel.

E: Nej det jo, ånga det flyter, flyger upp.

Inser att gasen är

lättare än vätskan. E: Det kommer upp och sedan blir det vattenånga.

Samma tolkning som ovan.

E: Det blir imma E: När kallt och varmt möts blir det ånga

Intressant kommentar

E: Det blir ånga på den

E: Vattenånga ja om det är vattenånga i så kommer det upp och sen när det börjar koka så sprids det så blir det vattenånga där uppe.

E: När vattnet börjat koka så när vi håller den ovanpå så bildas det vattenånga i den

Här kan man tydligt se att det är den

kondenserade vattenångan som eleverna kopplar till bara vattenånga.

Tabell 6 Begreppsanvändning

Analys av resultaten av sammanställning av begreppsanvändning

Resultaten visar återigen att många elever blandar ihop vattenånga och imma. För många har det samma betydelse. Att ånga är en gas och imma är flytande kommer inte fram i resultaten. Hela diskussionen utgår ifrån flytande och gas i form av imma och

vattenånga. Vi tolkar resultaten som att eleverna inser att det är en fasövergång, men de inte har rätt ord för att beskriva det.

6. Avslutande diskussion

Vår första frågeställning var: ”Hur kan vi med vårt undervisningsupplägg få eleverna att förstå begreppen fast, flytande, gas, avdunstning och kondensation på ett mer

vetenskapligt sätt?”

Vi anser att eleverna har lärt sig att sortera ämnena i fast, flytande och gasform.

Svårigheten för eleverna ligger i att kunna motivera varför ett ämne tillhör den kategori de valt. Eftersom eleverna inte hade några kunskaper på molekylär nivå kan vi inte heller förvänta oss att de ska klara detta. Vi utmanade deras tänkande i dessa banor genom att introducera ett molekylbegrepp. Eleverna fick då också dramatisera de olika faserna på molekylnivå, vilket sedan visade sig genom att de använde molekylbegreppet i sina motiveringar i slutenkäten.

När vi tittar på resultaten angående vattnets faser kan vi se en positiv utveckling med undantag för att deras kunskap om vad moln är blev sämre. Vi tror det grundar sig på deras missuppfattning om vad vattenånga är. Våra resultat pekar på att de har en tendens till att blanda ihop vattenånga och imma. Eleverna ser inte vattenånga som någon gas, utan det är den kondenserade vattenångan som de benämner vattenånga. Detta resultat kommenterar även Andersson (2008b), och han ser en lösning i att använda begreppet vatten i gasform stället för vattenånga. Detta tror vi också skulle kunna hjälpa eleverna utifrån de resultat vi har fått fram.

När det gäller fasövergångar är det avdunstningen som har gett mest positiva resultat. Det är något som syns på flera ställen i resultaten. Kondensering visar sig vara väldigt svårt för elever att ta till sig, vilket också Andersson (2008b) konstaterat i sin forskning. Vi kan ändå se att eleverna har en viss förståelse för att det sker en fasövergång, men återigen är det missförstånd över begreppet vattenånga som vållar problem för dem. Kondensering är inget begrepp som finns i deras vardag och därför blir det svårt för dem att använda det till skillnad från avdunstning.

Vår andra forskningsfråga är ” Hur diskuterar eleverna vattnets faser och omvandlingar under laborationer, särskilt då det gäller iakttagelser, hypotes- och slutsatsformulering samt användning av begrepp?

Eskilsson (2001) menar att diskussioner och experiment utmanar elevernas

föreställningar och kan leda till att gamla erfarenheter ifrågasätts. Utifrån detta hade vi förväntat oss mer diskussioner under laborationerna. Vi insåg att eleverna inte hade så mycket erfarenheter av att arbeta laborativt vilket gjorde att de fokuserade mest på hur experimentet skulle utföras istället för att iaktta vad som hände. Resultaten var positiva i den bemärkelsen att vi blev medvetna om att enbart experimentet i sig inte är tillräckligt för att eleverna ska utveckla en begreppsförståelse. Här konstaterar vi precis som Harlen (2006) att iakttagelseförmåga och begreppsutveckling påverkar varandra.

Resultaten visar att det är viktigt för eleverna med genomgångar för att få diskutera och ställa frågor angående experimentet. Det syfte vi som lärare ser med experimentet är inte alltid säkert att eleverna kommer fram till. Vi känner att i den här elevgruppen hade det behövts tydligare instruktioner i form av följdfrågor för att hjälpa dem att se syftet med experimentet; eleverna hade svårt att se viktiga detaljer som var avgörande för förståelsen. Det här är en viktig erfarenhet för oss att ha vetskap om i vårt framtida arbete med naturvetenskaplig undervisning.

Vi insåg hur viktig vår roll som pedagoger är under laborationerna. Vårt ansvar är att eleverna ska förstå syftet med experimentet. Vi tror att mindre grupper är att föredra då man som pedagog under arbetets gång kan gå runt och ställa utmanande frågor och även hjälpa dem att arbeta utifrån ett naturvetenskapligt arbetssätt. Nu hade vi förmånen att vara tre pedagoger som kunde gå runt i de olika grupperna vilket syns tydligt i

resultaten att det gav mer innehållsrika diskussioner. I normala fall hade det förmodligen bara varit en pedagog, vilket hade gjort det svårt att hinna med alla

grupper. Väl genomtänkta experiment där man som lärare vet vad man vill ha ut av det är en nödvändig förutsättning när man ger instruktioner. Vi är lite delade i denna fråga eftersom vi också tycker att det är viktigt för eleverna att få känna sig fria i

experimenten. Om man skriver för detaljerade instruktioner så kan det eventuellt bara bli konstateranden när eleverna gör experimenten. Vi vill trots allt att de själva ska iaktta vad som händer; annars är vi rädda att lust och nyfikenhet dämpas.

Resultaten från elevernas hypotes- och slutsatsdiskussioner visar att de är ovana att arbeta på ett naturvetenskapligt sätt. Samma sak anser vi gäller för begreppen som de

behöver för att beskriva vad som händer. Vi tycker att det stämmer väldigt väl att ett experiment måste vara väl förberett både vad gäller kunskap och arbetssätt. Eleverna såg inte samma syfte med experimenten som vi hade förväntat oss. Det här är bara vad diskussionerna visar, men som Eskilsson (2001) skriver så är det stor skillnad i vad eleverna säger och vilka kunskaper de har. Detta kan vi se när vi jämför resultaten från vår kvalitativa studie med den kvantitativa. Som vi tidigare visat så har det inte varit så många längre diskussioner och utvecklingar under experimentens gång, men resultaten från enkäterna visar att eleverna har förbättrat sin förståelse inom flera områden.

De viktigaste slutsatser vi kommit fram till är följande:

• Vår undervisning gav eleverna förståelse för vattnets faser och avdunstning. • Begreppet vattenånga används felaktigt av eleverna.

• Begreppet kondensation var det ingen elev som tog till sig. • Läraren har en viktig roll under experimentets gång. • Experiment behöver genomgång för att skapa förståelse.

• Förkunskaperna är viktigt att ha i åtanke när man planerar laborationer.

6.1 Slutord

När vi startade den här studien var vi intresserade av att se hur vi med hjälp av en undervisningssekvens kunde utveckla elevers begreppsförståelse. Vi ville på något sätt vara ute i verksamheten och vara delaktiga i den. Skolan är en målstyrd verksamhet, så när vi planerade undervisningen utgick vi ifrån de styrdokument som riktas mot årskurs fem för att hitta en lämplig ingång. Vidare gick vi igenom den pedagogiska processen som enligt Nationalencyklopedin innefattar tre stadier. Man talar om uppställning av mål för undervisningen, organisering av inlärningstillfällen och slutligen utvärdering och kontroll av inlärningen. Vi valde vattnets faser och övergångar för att det är ett mål att uppnå i årskurs fem. Även Anderssons (2001) forskningsresultat, som visar elevers tänkande om skolans naturvetenskap, inspirerade oss till val av ämne.

Arbetet har för vår del varit väldigt intressant eftersom vi har fått genomföra våra idéer och sedan kunnat utvärdera dem. Större delen av arbetet har varit positivt och motsvarat våra förväntningar. Svårigheterna har varit att begränsa alla idéer vi haft. Vi hade behövt mer tid med tanke på vårt övergripande syfte med arbetet. Vi hade också kunnat

vara mer strukturerade och haft tydligare frågeställningar som vi mer strikt hade följt. Det här är vårt första examensarbete och naturligtvis finns det mycket som vi kunde ha gjort annorlunda i efterhand.

7. Referenser

Litteratur

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

Andersson, Björn (2008a). Grundskolans naturvetenskap – Helhetssyn, innehåll och

progression. Lund: Studentlitteratur.

Andersson, Björn (2008b). Att förstå skolans naturvetenskap – Forskningsresultat och

nya idéer. Lund: Studentlitteratur.

Collins, Sue & Osborne, Jonathan (2001) Pupils´ views of the role and value of the science curriculum: a focus-group study. International journal of science education

23(5). Ingår I kompendiet ”Didaktisk forskning inom naturvetenskaperna läsåret 07/08”, Lärarhögskolan Malmö. Lund: KFS AB.

Dysthe, Olga (Red.) (2003). Dialog, samspel och lärande. Lund: Studentlitteratur.

Eskilsson, Olle (2001). En longitudinell studie av 10 – 12-åringars förståelse av

materians förändringar. Göteborg: Acta Universitatis Gothoburgensis.

Euler, Manfred (2004). The role of experiments in the teaching and learning of physics. E.F. Redish and M. Vicentini (red.), Research on Physics Education. Oxford: IOS Press.

Harlen, Wynne (2006). Våga språnget. Stockholm: Liber AB.

Helldén, Gustav (1992). Grundskoleelevers förståelse av ekologiska processer. Stockholm: Almqvist & Wiksell international.

Johansson, Bo & Svedner, Per Olof (2006). Examensarbetet i lärarutbildningen. Uppsala: Kunskapsföretaget.

Lindahl, Britt (2003). Pupils´ responses to school science and technology? A

longitudinal study of pathways to upper secondary school. Doktorsavhandling, Kristianstad universitet. Ingår I kompendiet ”Didaktisk forskning inom

naturvetenskaperna läsåret 07/08”, Lärarhögskolan Malmö. Lund: KFS AB.

Lärarnas Riksförbund, (2005). Lärarboken. Stockholm: Modin

Patel, Runa & Davidsson, Bo (2001). Forskningsmetodikens grunder. Lund: Studentlitteratur.

Skolverket (2000). Grundskolan kursplaner och betygskriterier. Stockholm: Skolverket/Fritzes.

Internet:

Andersson, Björn (2005). Rapport 27 NA-spektrum studier av naturvetenskapen i skolan. Hämtades 2008-12-20 från http://na-serv.did.gu.se/publist/pubfiler/NAS27.pdf

Krigsman Thomas, Nilsson Bodil och Wahlström Ebba. Skolutveckling, Kemiskafferiet (2002) modul 4: ”Varför ska man göra experiment i skolan?”

Hämtades 2008-12-20 från

http://www.skolutveckling.se/notnavet/kemi/kemiskafferiet/modul%204/Modul%204% 20didaktikteori%20Experimentets%20didaktik.pdf

Nationalencyklopedin (2008a). Ordet Experiment hämtat 2008-12-15 http://www.ne.se.support.mah.se/artikel/166111

Nationalencyklopedin (2008b) Uttrycket Den pedagogiska processen hämtat 2008-12-15 http://www.ne.se.support.mah.se/artikel/281118

Bilaga 1

Föräldrabrev

Till föräldrar med elever i åk 4 på xxxskolan

Hej, vi är två lärarstudenter som läser vår sista termin på Malmö

Högskola och nu är det dags för examensarbete. Vi har

naturvetenskap som vårt huvudämne och utifrån det vill vi

undersöka elevers tankar och kunskaper om vattnets kretslopp.

Forskning visar att elever har svårt att koppla skolans

naturvetenskapliga undervisning till deras vardagliga upplevelser.

Vi vill genom mycket laborativt arbete se om eleverna kan

använda sina kunskaper för att t.ex. förklara hur det blir regn?

För att vi ska kunna undersöka detta är vi i behov av att

observera undervisningen. Till hjälp kommer vi då att behöva

videofilma, banda och intervjua era barn. I vårt slutliga arbete

kommer inga namn att finnas med, och koppling till skola kommer

inte heller att synas.

Vi hoppas att alla kan vara med, men är det så att ni inte tillåter

ert barns medverkan så kontakta oss innan vecka 47. Ni kan

naturligtvis också kontakta oss om ni har några frågor.

Med vänliga hälsningar

Annicka Krappe e-post: LL051179@stud.mah.se

Linda Ydeskog e-post: LL050245@stud.mah.se

Bilaga 2a

Förförståelseenkät

1. Placera de olika föremålen i tabellen nedanför under formerna fast, flytande och gasform.

Sten strösocker

mjölk vattenånga koldioxid syre

Äpple läsk sirap

saft luft bakpulver

Fast Flytande Gas

2. Var tror du det finns vatten?

Ringa in alla de alternativ där du tror det finns vatten i.

Is Ånga moln snö växter människokroppen marken

Kan du komma på fler ställen där det kan finnas vatten. Ge minst tre exempel.

______________________________________________________

______________________________________________________

Bilaga 2b

3. Om du har en spruta med luft och täpper till öppningen. Se bilden Hur mycket tror du att man kan pressa ihop sprutan.

Ringa in ett svar.

Inget hälften mer än hälften helt

4. Vad tror du kokbubblorna innehåller?

Ja Nej

5. Tror du att det finns gaser i klassrummet?

Om du svarar ja, skriv vilken gas du tänker på. ______________________