NATUR, MILJÖ, SAMHÄLLE
Examensarbete i NO, teknik och lärande
15 högskolepoäng, avancerad nivå
Lärares attityder och TPACK-kunskaper i
fysikundervisning
Teacher’s Attitudes and TPACK-Knowledge in Physics Teaching
Robert Kaneby
Martin H. Thomasson
Grundlärarexamen, 240 hp
Datum för slutseminarium 2018-05-29
Examinator: Agneta Rehn Handledare: Leif Karlsson
2
Förord
Vi som har skrivit detta arbete heter Robert Kaneby och Martin H. Thomasson. Arbetet med att finna relevanta vetenskapliga artiklar och böcker har genomförts både i par och individuellt, men allt material som har använts i detta arbete har granskats av oss båda. När vi genomförde intervjuerna var det dock skiftande vem av oss som ledde intervjun och vem som ansvarade för att stötta intervjuledaren. Intervjuledarens ansvar var att driva intervjun och hålla samtalen relevanta medan den av oss som stöttade intervjuledaren kontrollerade att samtliga frågor ställdes och ställde även en del följdfrågor. Arbetet med att transkribera intervjuerna delades upp så att vi båda fick ungefär lika många minuter att transkribera och intervjuanalyserna genomfördes gemensamt för att säkerställa deras validitet. Arbetsbördan har fördelats jämt mellan oss under arbetets gång.
3
Abstract
Arbetets syfte är att få en bättre förståelse för vilka kunskaper och attityder som påverkar lärares undervisning i skolämnet fysik, och även att undersöka hur kunskaperna och attityderna påverkar varandra. För att undersöka detta använder vi två modeller som analysverktyg: TPACK, en modell för: teknologisk, pedagogisk och ämnesmässig kunskap (Mishra & Koehler, 2006), samt attitydmodellen Attitude Toward Teaching Science (van Aalderen-Smeets, van der Molen & Asma, 2011). Underlaget för våra analyser är fem lärare på olika skolor som undervisar ämnet NO i årskurs 4–6 i sydvästra Skåne. Vi använder oss av kvalitativ undersökningsmetod i form av semistrukturerade intervjuer med lärarna. I våra slutsatser kommer vi fram till att de intervjuade lärarna använder sina TPACK-kunskaper på olika sätt, och att om någon av lärarnas ämnesmässiga eller teknologiska kunskaper brister så kan det till viss del kompenseras av lärarens pedagogiska kunskap. Vi finner också att lärarnas attityder och fysiska förutsättningar (tillgång eller brist på material) är faktorer som kan förstärka eller försvaga deras TPACK-kunskapers användning.
Nyckelord: Attitude Toward Teaching Science, attityd, fysik, intervju, kunskap, lärare i årskurs 4–6, TPACK,
5
Innehåll
Inledning 7
Syfte och frågeställning 8
Syfte 8 Frågeställningar 8 Definitioner 8 Teoretiska perspektiv 9 Konstruktivism 9 TPACK 9 Kritik om TPACK 11 Attityd 12 Tidigare forskning 14 Attityd 14 TPACK 15 TPACKing 15 TPACK in action 16
Teaching Science with Technology 17
Attityd och TPACK 18
Metod 19 Metodval 19 Intervjufrågorna 20 Urval 21 Genomförande 22 Etiska ställningstagande 23
Validitet och reliabilitet 23
Bearbetning av insamlad empiri 24
Resultat och analys 25
Vilka kunskaper, enligt TPACK-modellen, har lärare om fysikundervisning? 25
Ämneskunskaper 25
Pedagogiska kunskaper 25
Teknologiska kunskaper 26
TPACK 27
Vilka attityder, enligt modellen Attitude Toward Teaching Science, har lärare till att
undervisa fysik? 28
Vilka kopplingar går det att urskilja mellan lärarnas kunskaper om, och attityder till,
fysikundervisning? 29
6
Diskussion om TPACK- och attitydmodellerna 30
Diskussion och slutsats för respektive frågeställning 31
Vilka kunskaper, enligt TPACK-modellen, har lärare om fysikundervisning? 31 Vilka attityder, enligt modellen Attitude Toward Teaching Science, har lärare till att
undervisa fysik? 32
Vilka kopplingar går det att urskilja mellan lärarnas kunskaper om, och attityder till,
fysikundervisning? 34
Vidare forskning 35
7
Inledning
Vi har båda två NO som fördjupningsämne och arbetets inriktning speglar dels vårt personliga intresse för skolämnet fysik samt vårt intresse för att se hur kunskaper och attityder kan påverka oss i vår profession i skolämnet fysik. Areskoug, Ekborg, Lindahl och Rosberg (2013) skriver att många lärare känner osäkerhet i sina ämneskunskaper och att elever ofta har ett stort intresse för NO som skolan inte riktigt kan förvalta och hålla kvar. De utmaningar som Areskoug m.fl. (2013) nämner är omfattande, men är en del av vår önskan att få en bättre förståelse för vilka kunskaper och attityder som påverkar lärares undervisning i skolämnet fysik i årskurs 4-6. Finns det något sätt att definiera vilka kunskapsområden en lärare använder sig av och hur dessa påverkas av lärarens attityder till ämnet och undervisningen? För att undersöka detta behövde vi hitta en modell för attityd respektive kunskap, vilka vi kunde använda som analysverktyg. De två modellerna vi har valt att använda är TPACK, en modell för: teknologisk, pedagogisk och ämnesmässig kunskap (Mishra & Koehler, 2006), samt Attitude Toward Teaching Science, en attitydmodell utformad av van Aalderen-Smeets, m.fl. (2011). Båda dessa modeller beskrivs utförligt senare.
Modellerna för kunskap och attityd synliggör vilka faktorer, inom ramen för modellerna, som påverkar en lärares undervisning. Genom att använda modellerna blir det möjligt att undersöka vilka kunskaper lärarna upplever att de är svagare respektive starkare i, och hur de kunskaperna påverkas av lärarnas attityder till att undervisa skolämnet fysik. Vetskap om de faktorerna gör det möjligt att utröna vilka kunskaper som lärarna kan utveckla mer och hur lärarnas attityder påverkar den processen. Det är relevant att känna till lärarnas kunskaper och attityder eftersom deras kompetensutveckling är rektorns ansvar, och de ska ges kontinuerlig möjlighet att utvecklas och lära sig av varandra (Skolverket, 2017). Dessutom ska skolans verksamhet utvecklas, så att den svarar mot de nationella målen, och lärarnas professionella ansvar är förutsättningar för att skolan utvecklas kvalitativt (a.a.).
8
Syfte och frågeställning
Syfte
Syftet med detta arbete är att använda kunskapsmodellen TPACK (Mishra & Koehler, 2006) och attitydmodellen Attitude Toward Teaching Science (van Aalderen-Smeets, m.fl., 2011) för att med deras hjälp analysera lärare i årskurs 4–6. Målet med analyserna är att se vilka kunskaper lärarna använder, vilka kunskaper lärarna anser sig vara starka eller svaga i och se om deras attityder påverkar deras kunskaper. Syftet är inte att skapa en modell för att exakt kvantifiera nivån av lärarnas kunskap eller attityd, utan att analysera lärarnas egna uppfattningar.
Frågeställningar
- Vilka kunskaper, enligt TPACK-modellen, har lärare om fysikundervisning?
- Vilka attityder, enligt modellen Attitude Toward Teaching Science, har lärare till att undervisa fysik?
- Vilka kopplingar går det att urskilja mellan lärarnas kunskaper om, och attityder till, fysikundervisning?
Definitioner
- Fysik - När vi använder begreppet fysik avser vi, om inte annat anges, skolämnet fysik. Detsamma gäller de två andra NO-ämnena biologi och kemi.
- Kunskap - När vi använder begreppet kunskap avser vi, om inte annat anges, kunskap som det definieras inom ramen för TPACK (Mishra & Koehler, 2006).
9
Teoretiska perspektiv
I detta avsnitt presenteras de vetenskapliga teorier och modeller som ligger till grund för arbetets epistemologiska grund. De kunskapsteorier som redogörs är de verktyg med vilka vi kommer att tolka och analysera dels vårt eget material, som de utförda intervjuerna, såväl som de vetenskapliga artiklar som vi har valt att använda under arbetets gång. Vidare kommer vi även att redogöra för den kritik som framförts mot de modeller vi har valt. För att tydliggöra vår egen epistemologiska syn så speglar valet av vetenskapliga artiklar, intervjuernas förfarande och sättet vi analyserar data på vårt konstruktivistiska fokus.
Konstruktivism
Konstruktivism finns både i form av en vetenskapssyn, exempelvis hur kunskaper och sanningar inom vetenskapen har konstruerats, och i form av inlärningsteorier (Sjøberg, 2010).
Eftersom vårt arbete har fokus på lärares kunskaper och attityder till att undervisa fysik är det främst de konstruktivistiska inlärningsteorierna som ligger till grund för det här arbetet. De konstruktivistiska inlärningsteorierna grundar sig i ett synsätt där varje individ konstruerar sin egen kunskap (a.a.. I ett skolperspektiv innebär de konstruktivistiska inlärningsteorierna att verksamheten bedrivs så att den aktiverar eleverna och gör dem delaktiga i sitt lärande enligt Dewey’s formulering “learning by doing” (Säljö, 2014). Konstruktivism är alltså en konstant pågående process inom varje individ där dennes sociala, historiska, språkliga och kulturella sammanhang används för att skapa förståelse och kunskap om den verklighet som vi omges av (Sjøberg, 2010).
TPACK
Mishra och Koehler presenterade 2006 en modell som syftar till att kunna användas som verktyg för att analysera lärares kunskaper om ämne, teknologi och pedagogik. Mishra och Koehler (2006) tar sin utgångspunkt i teorier som Shulman (1987) utvecklat. Shulman (1987) ville relatera allmänna pedagogiska kunskaper med specifika ämneskunskaper, den relationen kallade han “Pedagogical Content Knowledge” (PCK). PCK tillåter läraren att applicera sin ämnesmässiga kunskap på ett pedagogiskt sätt och representerar, enligt Shulman (1987) själv, lärarens förmåga att kombinera ämneskunskap med pedagogik, samt kunskapen om hur ämnen, uppgifter och problem organiseras och anpassas för att passa eleverna. Mishra och Koehler
10
(2006) utgår från samma relation, men utvecklar den vidare till att även innefatta teknologisk kunskap. Deras modell får då beteckningen “TPCK” som också kan skrivas TPACK. TPACK är fortfarande ett relativt nytt område och modellen är fortfarande under utveckling, både när det gäller att definiera de olika kunskaperna och vilka kunskapskategorier som ska ingå (Koh & Chai, 2016). Vi använder dock Mishra och Koehlers (2006) TPACK-modell som utgår från tre kunskaper som definieras på följande sätt:
Ämneskunskap (Content Knowledge) innebär att kunna och förstå ämnet man undervisar i,
den här kunskapen inkluderar kunskaper om centrala fakta, begrepp och teorier (Mishra & Koehler, 2006). I det här sammanhanget är ämneskunskap mer än att bara kunna definiera allmänt accepterad sanning, utan innebär också att man måste kunna motivera varför en del av innehållet är viktigt att lära sig om (Shulman, 1987).
Pedagogisk kunskap (Pedagogical Knowledge) innebär en kunskap om processer, praktik
och metoder i undervisning. Det inkluderar kunskaper om vilken målgrupp läraren har, tekniker och metoder i klassrummet och strategier för att utvärdera och bedöma eleverna. Det handlar också om förståelse av kognitiva, sociala och utvecklande teorier om lärande och hur det appliceras på eleverna i klassrummet (Mishra & Koehler, 2006).
Teknologisk kunskap (Technological Knowledge) innebär kunskaper om hur böcker, tavlor,
datorer, internet, och så vidare kan användas. Kunskaper om digitala system inkluderar operativsystem, hårdvara, användning av mjukvaruverktyg som ordbehandlare, kalkylark, webbläsare och e-mail. Eftersom teknologins natur konstant ändras, måste också lärarens teknologiska kunskaper ändras över tid, det blir allt mer viktigt att lära sig den nya teknologin som dyker upp (Mishra & Koehler, 2006). Mishra och Koehler (2006) förklarar den teknologiska kunskapen med att digital teknologi är relativt ny teknologi som befinner sig i konstant förnyelse och förändring. Detta kontrasteras mot äldre teknologi som innefattar allt från 6000 år gamla lertavlor med kilskrift, papper och penna, whiteboard eller annan teknologi som har varit en del av vår undervisningsmiljö så pass länge att de är, som Mishra och Koehler (2006) kallar det, transparenta för oss. Det innebär att vi inte tänker på det som teknologi utan någonting som naturligt finns i ett klassrum.
11
Teknologisk, pedagogisk och ämnesmässig kunskap (Technological, Pedagogical and Content Knowledge) är kopplingen som Mishra och Koehler (2006) drar mellan teknologisk,
pedagogisk och ämnesmässig kunskap (se figur 1). Den baseras på vad de säger är god undervisning med teknologi och kräver förståelse för att representera begrepp med teknologi, pedagogiska tekniker för att konstruktivt använda teknologi i undervisning, kunskap om vad som är lätt eller svårt att lära sig i ämnet och hur teknologin kan hjälpa till, samt kunskaper om elevers förkunskaper (Mishra & Koehler, 2006).
Figur 1: De tre kunskaperna visualiserade som cirklar. P = Pedagogisk kunskap, C =
ämnesmässig kunskap och T = Teknologisk kunskap. (Mishra & Koehler. 2006. s.1025). I den kompletta modellen av TPACK, se figur 1, visar Mishra och Koehler (2006) upp tre kunskapskombinationer, utöver de tre grundkunskaperna som vi redan beskrivit. Syftet med vår undersökning innebär att vi endast använder de tre grundkunskaperna så som de har definierats.
Kritik om TPACK
Angeli och Valanides (2009) har kritik som rör sättet som TPACK struktureras på och vad den förmår att förklara. De menar att det finns epistemologiska och metodologiska problem relaterade till TPACK som behöver klargöras, framförallt när det gäller precisionen i TPACK. Angeli och Valanides (2009) menar att gränsen mellan de olika kunskaperna i TPACK är oklara och att TPACK inte tar hänsyn till andra faktorer som olika uppfattningar och värden om undervisning och inlärning. Guzey och Roehrig (2009) samt Koh, Chai och Tay (2014) identifierar följande faktorer som påverkar kunskaperna i TPACK utan att vara en del av modellens innehåll: brist på utrustning, brist på tid för lärarna, brist på teknisk support samt
12
brist på resurser för teknisk fortbildning för lärarna. Avslutningsvis anser Angeli och Valanides (2009) att TPACK är en förenklad modell av verkligheten, vilket de menar kan leda till felaktiga, naiva och förenklade uppfattningar om interaktionen mellan den pedagogiska, ämnesmässiga och teknologiska kunskapen i undervisning och inlärning. Mishra och Koehler (2006) avfärdar inte den kritiken, men påpekar att syftet med TPACK är att fungera som en relativt enkel analytisk modell som hjälper oss att förstå ett komplext område, och även identifiera de olika kunskaperna som lärare har.
I syfte att försök att skapa en mer precis modell än TPACK presenterar Angeli och Valanides (2009) istället ICT-TPCK, som en utvidgning av TPACK. ICT-TPCK inkluderar de tre kunskaperna som TPACK innehåller, alltså kunskap om teknologi, pedagogik och ämne, men Angeli och Valanides (2009) definierar teknologisk kunskap som specifikt kunskap om IKT (Informations och Kommunikationsteknik). Angeli och Valanides (2009) lägger dessutom till två element i sin modell jämfört med TPACK-modellen, vilka är kunskap om elever samt kunskap om inlärningens sammanhang. Deras modell beskriver hur kunskap om verktyg, pedagogik, ämnesinnehåll, elever och sammanhang tillsammans skapar en förståelse för hur ämnen, svåra för eleven att förstå eller för läraren att undervisa, kan undervisas mer effektivt med hjälp av teknologi. Angeli och Valanides (2009) modell har som mål att vara mer exakt än TPACK, men för vårt syfte framkommer tre faktorer som gör ICT-TPCK olämplig. För det första är innehållet i de två nya kunskaperna som Angeli och Valanides (2009) inkluderar i sin modell representerade i TPACK-modellens pedagogiska kunskap och för det andra innebär ett ökat antal kunskaper att ta i beaktande att det blir mer komplicerat att utföra en analys. För det tredje kan det vara problematiskt att deras modell är helt fokuserad på teknologi som är digital, vilket innebär att en stor del av Mishra och Koehlers (2006) definition av teknologi faller bort.
Attityd
Van Aalderen-Smeets, m.fl. (2011) definierar attityd som en psykologisk tendens att värdera ett objekt i positiva eller negativa egenskaper. De menar också att attityd inte enkom kan ges en alltför snäv definition i och med att attityd innehåller fler dimensioner och komponenter. Van Aalderen-Smeets, m.fl. (2011) särskiljer också personlig attityd till ämnet från en professionell attityd att undervisa ämnet, där de fokuserar sin modell på professionell attityd att undervisa vetenskap. Personlig attityd till fysik handlar om hur läraren känner för fysik i sig, medan professionell attityd till att undervisa i fysik snarare handlar om hur läraren känner när
13
hen undervisar fysik. Läraren kan alltså exempelvis ha positiva känslor för fysik i sig, men samtidigt känna ångest över att undervisa fysik (van Aalderen-Smeets, m.fl., 2011). Van Aalderen-Smeets, m.fl. (2011) utvecklade en modell, som innehåller tre dimensioner av attityd, för att kunna analysera lärares attityd till att undervisa vetenskap.
Den första dimensionen är den kognitiva dimensionen som handlar om övergripande tankar och uppfattningar, positiva som negativa, om att undervisa vetenskap. Detta inkluderar övertygelser om relevans och hur viktigt läraren upplever att NO är för eleverna i skolan (van Aalderen-Smeets, m.fl., 2011). Den kognitiva dimensionen inkluderar också hur svårt läraren tycker det är att undervisa NO. Den andra dimensionen är affektiv påverkan och innefattar positiva och negativa känslor att undervisa NO. Läraren kan ha flera känslor samtidigt, exempelvis tycka att det är roligt att undervisa, men samtidigt vara nervös över det. Den tredje dimensionen berör lärarens upplevda kontroll vilket avser hur mycket läraren upplever sig ha kontroll över undervisningen i NO, exempelvis inre eller yttre hinder som läraren upplever, men som egentligen inte finns. Det kan exempelvis vara lärarens självsäkerhet i att undervisa NO, samt hur beroende läraren upplever sig vara av faktorer som tillgång till utrustning eller verktyg (a.a.). Van Aalderen-Smeets, m.fl. (2011) modell, med de tre dimensionerna, visualiseras nedan i figur 2.
Figur 2: Visualisering av dimensionerna för attityd till att undervisa NO (van Aalderen-Smeets,
14
Tidigare forskning
I detta avsnitt beskriver vi tidigare forskning som har använt de modeller, eller varianter av dem, som vi har valt att använda i vårt arbete om attityd och kunskap. Den tidigare forskningen bildar även ett underlag för vårt avsnitt med slutsats och diskussion.
Attityd
Den här delen syftar till att titta på vad tidigare forskning har kommit fram till gällande relation mellan attityd för att undervisa naturvetenskap (vilket inkluderar fysik) och hur lärare väljer att lägga upp sin undervisning i naturvetenskap.
Atwater, Gardner och Kight (1991) genomförde en studie där arton lärare från motsvarande årskurs F-3 i fem urbana skolor i sydöstra USA deltog. Undersökningen var ett statligt initiativ vars syfte var att hjälpa lärare i årskurs F-3 att undervisa det som på engelska benämns som “physical science”. Begreppet physical science syftar till bland annat fysik, kemi och astronomi (Cambridge Dictionary, 2018). På svenska finner vi ingen direkt tillfredsställande översättning, varför vi i fortsättningen använder det engelska uttrycket physical science när vi beskriver denna studie. Projektet började med en två veckor lång sommarkurs och fortsatte sedan med ett helt skolår av stöd och förbättringar i undervisningen i physical science (Atwater, m.fl., 1991). Vid projektets slut hade Atwater, m.fl. (1991) data från totalt 16 kvinnliga lärare. Deltagande lärare hade varierande erfarenheter och utbildningar.
I slutsatserna visar studien att det finns en viss korrelation mellan självsäkerhet i skolämnet physical science och övergripande val av arbetsmetoder. Lärarna kände också behov av bättre ämneskunskaper i fysik och kemi för att bättre kunna undervisa physical science. Lärarna i studien ville gärna använda praktiska metoder i undervisningen av physical science, men vågade inte riktigt på grund av lågt självförtroende. Atwater, m.fl. (1991) säger också att “a major goal of science education is to improve science instruction” (s.9), och för att lyckas med detta menar Atwater, m.fl. (1991) att det behövs fortbildning för aktiva lärare för att stärka deras självförtroende. Det här är en förhållandevis gammal studie i ämnet, och många förbättringar kan ha gjorts senaste åren för att stödja urbana lärare i USA. Den visar ändå på en korrelation mellan attityd att undervisa physical science, vilket då inkluderar fysik, och på hur läraren väljer att undervisa.
15
Appleton och Kindt (1999) genomförde en studie med 9 nyblivna lärare från små orter på landsbygden i Australien. Studien syftade till att identifiera faktorer relaterade till skolan, utbildningssystem eller geografisk plats som underlättade eller försvårade för lärarna att undervisa naturvetenskap. Appleton och Kindt (1999) intervjuade lärarna med förbestämda öppna frågor, där svaren triangulerades genom observationer av lärarnas undervisning. Sju av lärarna sade sig få stöd av kollegor för att hjälpa dem att undervisa naturvetenskap, för några av dessa lärare skriver Appleton och Kindt (1999) att det var uppenbart att utan den kollegiala hjälpen så hade de inte kunnat undervisa naturvetenskap. Appleton och Kindt (1999) kommer fram till att hur mycket, och på vilket sätt, en nybliven lärare väljer att undervisa naturvetenskap influeras av en kombination av personliga faktorer som motivation, hur viktigt läraren upplever vetenskap vara, självförtroendet att undervisa vetenskap, självbilden som lärare och vilken repertoar med fungerande aktiviteter som läraren har.
Appleton och Kindts (1999) studie genomfördes före van Aalderen-Smeets, m.fl. (2011) och deras attitydmodell, men vi anser att det ändå går att urskilja några av van Aalderen-Smeets m.fl. (2011) dimensioner av attityd. I Appleton och Kindts (1999) slutsats kan vi exempelvis urskilja en kognitiv dimension i motivation, samt hur viktig läraren tycker att naturvetenskap är. Där går att urskilja dimensionen för upplevd kontroll genom självförtroende att undervisa naturvetenskap samt självbilden som lärare.
TPACK
Denna del syftar till att presentera hur tidigare forskning har använt TPACK-modellen i analys av lärarkandidaters och aktiva lärares kunskaper i att planera och genomföra undervisning.
TPACKing
Olofson, Swallow och Neumann (2016) anser att det finns begränsningar i TPACK, där det framför allt saknas en sammanhängande och allmän definition av TPACK-området. För att komma tillrätta med detta presenterar de istället processen TPACKing, en process där läraren använder sina samlade kunskaper om teknologi, pedagogik och ämnesinnehåll för att tillsammans med sammanhang, personliga värderingar, tidigare erfarenheter och kunskap om eleverna planera sin undervisning (Olofson, m.fl., 2016). Under sin TPACKing-process utvecklas lärarens kunskaper inom TPACK, varför en lärares TPACK och
16
undervisningsplanering konstant utvecklas (a.a.). Fyra lärare intervjuades varefter Olofson, m.fl. (2016) analyserade intervjumaterialet ur ett TPACKing-perspektiv. Olofson, m.fl. (2016) kommer fram till att det som främst styr lärarnas TPACKing är lärarnas personliga motivation för att exempelvis använda olika typer av digitala verktyg i undervisningen, samt hur mycket de låter interaktioner med eleverna styra utvecklingen av sin undervisning och därmed sin TPACK. Några av lärarna i studien sade sig använda interaktioner med eleverna i utvecklingen av sin undervisning, men TPACKing-analysen visade att lärarna inte var konsekventa med att involvera elevinteraktionerna i utvecklingen av undervisningen. Istället fanns där ofta en färdig struktur i en del av det teknologiska materialet som lärarna använde sig av (a.a.).
TPACK in action
Mishra och Koehlers (2006) TPACK-modell fokuserar på de kunskaperna som ingår i TPACK, men undersöker inte vilka, eller till vilken grad, faktorer i lärarnas arbetsmiljö påverkar modellens kunskaper på ett positivt eller negativt sätt. Koh, m.fl. (2014) har därför genomfört en studie där de undersöker vilka kontextuella faktorer som påverkar lärare när de gruppvis planerar lektioner där IKT används. Studiens underlag bestod av 24 lärare från årskurs 1, 4 och 5 på en grundskola i Singapore. De faktorer som ingick i analysen var teknologiska (tillgång eller brist på teknologi), institutionella (skolans policy och läroplaner), intrapersonella (attityder om undervisning, lärande och dem själv) och interpersonella (interaktion och samarbete mellan kollegor eller föräldrar). Inspelningarna från gruppsamtalen genomgick en konversationsanalys där Koh, m.fl. (2014) analyserade frekvensen och volymen med vilken faktorerna förekom under gruppernas konversationer.
Det Koh, m.fl. (2014) fann var att det fanns arbetsplatsrelaterade faktorer som förhindrade eller förstärkte lärarnas utveckling av TPACK. I grupper där institutionella problem lyftes mest frekvent fanns en märkbar mindre andel konversationer om TPACK kunskaper, framförallt teknologiska. När intrapersonella saker lyftes ökade volymen med konversationer som rörde kunskaperna i TPACK. Till sist fanns det en skillnad i konversationernas innehåll mellan lärare för de yngre och äldre eleverna. Konversationerna bland lärarna för årskurs 1 rörde mest logistik och struktur och sällan IKT, medan lärarna i årskurs 4 och 5 konverserade mer om IKT och kunskaperna i TPACK. Koh, m.fl. (2014) tänker sig att skillnaden i konversationer om IKT kan handla om att äldre elever lämpar sig bättre för mer avancerad teknikanvändning. De tänker sig också att anledningen till att konversationer som handlar om intrapersonellt kunskapsutbyte och attityder till kunskap och lärande främjar TPACK eftersom de är mer inriktade på pedagogisk
17
och ämnesmässig kunskap. Två förslag som Koh, m.fl. (2014) har, för att förbättra diskussionernas innehåll och därmed förbättra potentialen för att lärare ska kunna utveckla sina TPACK-kunskaper, är att fördela de personer som har goda tekniska kunskaper jämnt mellan planeringsgrupperna, samt att ha en diskussionsledare med kunskap om TPACK-modellen som kan fokusera planeringssamtalen på de kunskaper som ingår i den.
Teaching Science with Technology
Målet med denna studie, utförd av Guzey och Roehrig (2009), var att undersöka hur ett utvecklingsprogram, TEC (technology enhanced community), kunde utveckla NO-lärares TPACK-kunskaper. Deras underlag utgjordes av fyra högstadielärare som följdes under ett års tid genom upprepade intervjuer och observationer. Guzey och Roehrig (2009) anser att forskningen motiveras av att NO-lärare upplever att de har brist på tid, utrustning och pedagogisk kunskap samt att de även har press på sig att lära sig att använda digital teknologi eftersom dessa i allt högre grad förekommer både i samhället och skolan. Guzeys och Roehrigs (2009) förslag på hur lärarna kan övervinna dessa utmaningar är att undersöka effekten av att ha med dem i en grupp för att se om det förbättrade deras TPACK-kunskaper. TEC-gruppen bestod av de fyra lärarna samt forskare från ett universitet och forskarnas roll var att stötta lärarna med ämnesmässig och pedagogisk kunskap. De träffades både fysisk och via distans under det året studien varade.
Det Guzey och Roehrig (2009) fann var att barriärer i form av bristande tillgång på teknologiska hjälpmedel och elevgruppernas sammansättning hade stor inverkan på lärarnas utveckling av deras kunskaper i TPACK. De fann också att lärarnas utveckling av deras pedagogiska kunskap tenderade att reglera utvecklingen av de andra två kunskaperna, varför Guzey och Roehrig (2009) menar att det finns en möjlighet att kunskaper i ämne och teknologi är beroende av lärarens pedagogiska kunskap. Guzey och Roehrig (2009) riktar viss kritik mot sin fallstudie eftersom det inte fanns tillräckligt med tid för att utveckla lärarnas kunskaper till önskad nivå innan studien påbörjades. Detta resulterade i att de medverkande lärarna fick ges extra stöttning under året medan de utformade och implementerade sina lektioner. Guzey och Roehrig (2009) gör inget försök att specificera exakt hur, om alls, detta påverkar deras studie, vilket vi anser hade varit viktig information. Avslutningsvis menar vi att idén med regelbundna TEC-möten är bra, då den främjar kunskapsutveckling hos de deltagande lärarna, men det kan även vara problematiskt att hitta tid och plats då lärare från flera olika skolor kan genomföra ett sådant möte.
18
Attityd och TPACK
Koh, m.fl. (2014) finner att lärares attityder till teknologi, lektionsplanering, elevernas disciplin och pedagogik påverkar vilka av kunskaperna inom TPACK som de använder. Vidare tenderar lärare som har en konstruktivistisk och elevcentrerad kunskapssyn att mer aktivt använda teknologiska hjälpmedel i sin undervisning (Koh, m.fl., 2014). När det gäller hinder för att använda kunskaperna i TPACK förekommer det som Koh, m.fl. (2014) samt Mishra och Koehler (2006) kallar barriärer, faktorer som har negativ inverkan på lärarens TPACK. Den första barriären rör strukturella hinder och kan exempelvis röra sig om brist på: utrustning, plats, tid eller resurser. Den andra barriären, tillika den som är svårast att övervinna enligt Koh, m.fl. (2014), rör lärares attityder vilka har negativ eller positiv inverkan på de strukturella förhållandena. Det kan innebära att en lärare som har full tillgång till alla resurser, men har en negativ attityd till IKT i undervisning, kommer att nyttja sin teknologiska kunskap mindre grad är en de resursmässiga förutsättningarna egentligen medger.
Ytterligare ett exempel på lärares attityder som inverkar på hur de utövar sina TPACK-kunskaper kan vara ovilja till förändring, negativ inställning till digital teknologi eller epistemologisk syn som är mer lärarcentrerad än elevcentrerad (Guzey & Roehrig, 2009). Eftersom lärarens attityd inverkar på deras TPACK är det också av intresse för oss att undersöka den, även om vår huvudfokus är på TPACK-kunskaperna.
19
Metod
Det här avsnittet beskriver, och motiverar, vårt metodval samt det urvalet som vi använt i vår studie. Vi beskriver även hur vi genomförde vår studie, hur intervjuerna med de fem lärarna från de olika skolorna analyserades samt vilka etiska ställningstagande vi gjorde. Vi för även en kort diskussion om studiens validitet och reliabilitet.
Metodval
Intervjuerna är gjorda i form av semistrukturerade intervjuer (Alvehus, 2013), då den formen lämpar sig bäst för intervjuernas syfte. Anledningen till att semistrukturerad intervjumetod användes var att frågorna som respondenten fick var av både sluten och öppen karaktär. De slutna frågorna behandlade mer formell information om läraren och dennes bakgrund, exempelvis vilka ämnen lärarens examen innefattar, vilka årskurser som läraren är behörig i, relevant tidigare arbetslivserfarenhet och hur lång tid läraren varit verksam i skolan. I de mer slutna frågorna förväntade vi oss kortare svar som inte skulle leda till följdfrågor, och vars syfte var att kunna göra en enkel jämförelse av lärarnas bakgrund i skolan. De mer öppna frågorna rörde lärarens attityd till att undervisa fysik, lärarens olika kunskaper och även vilken teoretisk kunskapssyn som influerar läraren i sin undervisning. I de öppna frågorna fick respondenten leda samtalet till större del och följdfrågorna som vi använde var ett sätt att låta läraren utveckla sina resonemang. Intervjun var således inte av en helt fri karaktär utan var strukturerad efter ett antal, på förhand bestämda, frågor vilka skulle hålla respondenten fokuserad på ämnet och avgränsade svarens möjliga bredd.
Anledningen till att vi använde intervjuer istället för kvantitativa metoder, som exempelvis enkäter, var att vi ansåg att det hade blivit för svårt att få användbart material med andra metoder. Ett exempel på detta skulle kunna vara om en respondent angett att dennes attityd till fysik är att det är ett jobbigt ämne. Att det upplevs som jobbigt kan bero på: den kognitiva dimensionen av attityd, att läraren anser sig ha för låg ämneskunskap och därmed upplever ämnet som svårt, eller den affektiva dimensionen av attityd, där tidigare negativa erfarenheter gör att läraren ogillar ämnet, eller den upplevda kontrollen, att läraren har brist på material eller plats vilket gör att denne inte kan bedriva undervisningen på önskat sätt. Vår bedömning var att det bästa sättet att kunna triangulera de verkliga orsakerna till lärarnas attityder och kunskaperna var att genomföra intervjuer där följdfrågor kunde användas i klargörande syfte.
20
Intervjufrågorna
Intervjufrågorna organiserades efter ett par olika tema med ett par tilltänkta följdfrågor. Detta var de frågor som vi utgick från, men en stor del av intervjusvaren är resultatet av följdfrågor och dessa var olika mellan de olika intervjuerna. Samtalens innehåll styrdes även ofta av de saker som respondenterna valde att tala om, och vi märkte att de öppna frågorna ofta ledde till intressanta och relevanta sidospår som vi inte hade förutsett när vi skrev intervjufrågorna. Här nedan presenterar vi de frågor som vi ställde på intervjuerna, men det är viktigt att komma ihåg att dessa frågor inte innefattar alla de följdfrågor som uppstod under intervjuerna.
Erfarenhet och utbildningsbakgrund:
● Vilka ämne ingick i din lärarexamen? ● Vilka årskurser har du behörighet för? ● Hur länge har du varit verksamhet i skolan?
○ Totalt, i olika årskurser, med nuvarande klass?
● Har du annan relevant arbetslivserfarenhet som du tycker har varit viktig för dig i ditt läraryrke?
Syn på kunskap och lärande:
● Vilka faktorer främjar lärande i klassrummet?
● Finns det didaktiska utmaningar som är specifika för skolämnet fysik? ● Vad är din inställning/attityd till skolämnet fysik?
○ Dess nytta, lustfyllt/tråkigt, relevans för samhället, relevans för individen?
NO-ämnet, dina styrkor/svagheter:
● Vilka NO-ämnen anser du vara dina starkare/svagare?
○ Ämnets: kunskapsnivå, trygghet, komplexitet, materialtillgång? ● Vad tror du anledningen till denna uppdelning beror på?
● Ställer ämnet fysik krav på läraren/eleverna som de andra två NO-ämnena inte gör? ○ Kunskapsmässigt, specifikt behov av material, didaktik?
21 Vad styr undervisningen i fysik:
● Vad styr hur du väljer att utforma din undervisning i fysik?
● Finns det några specifika metoder du använder i fysikundervisningen? ○ Hur motiveras metodvalen?
Epistemologi:
● Finns det någon specifik lärandeteori som du använder dig av när du utformar din undervisning i fysik?
● Varför är den teorin viktig för dig?
Urval
Vårt arbete bygger på primärdata från fem mellanstadielärare, från olika skolor, via intervjuer. Underlaget definieras som det Alvehus (2013) kallar ett bekvämlighetsurval, vilket innebär att intervjumaterialet inte är baserat på ett specifikt strategiskt urval utan på tillgänglighet. Urvalet av lärare baserades, förutom tillgänglighet, även på att de undervisade i NO under den terminen som vi besökte dem för att genomföra intervjun. Vi fick en stor varians inom både vilka ämnen och årskurser lärarna är behöriga i, deras olika kunskaper och attityder samt andra faktorer som kom fram under intervjuerna. Detta innebar inte att vi inte sökte efter mönster, utan att det sökandet skedde mer explorativt eftersom urvalet inte kunde väljas efter några andra specifika kriterier.
Underlaget för vår analys är alltså intervjuer genomförda med fem lärare som undervisar ämnet NO i årskurs 4–6 på olika skolor i sydvästra Skåne. Varje intervju spelades in med en diktafon och intervjuerna varade mellan 25 och 30 minuter. Vårt urval är inte stort nog för någon slutsats som sträcker sig längre än till de fem intervjuade lärarna. I tabell 1, som presenteras på nästa sida, finns samtliga intervjuade lärares bakgrund sammanfattade.
22 Lärare Examen innefattar Examensår Behörig för årskurs Starkast/Sv agast ämneskuns kap inom NO Tid som lärare Tid på nuvarande skola
Kelvin Sv, En, Ma,
Id
2015 4–6 Fysik/Kemi 3 1
Curie NO, SO, Tk,
(Sv, En, Ma inläst i efterhand)
2014 F-6 Kemi/Fysik 3,5 3,5
Newton Sv, En, Ma,
NO, Tk, Bi
2012 F-6 Fysik/Biolo
gi
6 6
Feynman NO, Ma, Id 2002 1-7 Fysik/Kemi 16 Inget svar
Châtelet NO, Ma, Id,
Tk 1996 1-7 Svårighetsgr aden avgörs mer av det specifika arbetsområd et än ämnena i sig. 21 20
Tabell 1: De intervjuade lärarnas bakgrund.
Genomförande
Intervjuns huvudfrågor var organiserade i olika tema och varje tema innehöll flera mindre frågor vilka skulle säkerställa både att vi fick relevant information och att samtalet fick en viss struktur. De formella frågorna sammanföll med det som Alvehus (2013) kallar “malmletaren”, frågor som ställs med redan tilltänkta svar, medan den senare delen sammanfaller med “resan”, en mer interaktiv intervjuform där samtalet är en mer gemensam aktivitet. Lärarna har inte på förhand fått ta del av frågorna. Nackdelen med detta val var risken att en del svar inte utvecklats lika djupt som de hade kunnat om respondenten hade fått tid att begrunda frågorna innan intervjutillfället. Fördelarna, vilka vi ansåg överväga nackdelarna, med att inte låta respondenterna se frågorna på förhand var att svaren rimligtvis blev mer spontana, och risken för efterhandskonstruktioner och försköningar minskade.
Samtliga intervjuer spelades in med diktafon och Alvehus (2013) nämner att själva akten att spela in material kan verka återhållande på hur öppen respondenten känner att denna kan vara. Vår bedömning var dock att lärare generellt deltar i så många olika personliga interaktioner att
23
en kortare inspelad intervju inte sannolikt skulle inverka menligt på deras öppenhet. Vi upplevde heller inte att inspelningen med diktafon nämnvärt påverkade lärarnas öppenhet i sina svar. Tre av intervjuerna genomfördes i ett separat och ostört rum efter arbetsdagens slut, och två av intervjuerna genomfördes i ett rum i direkt anslutning till elevernas lektionssal då intervjun genomfördes under lärarens arbetstid.
Etiska ställningstagande
De lärare som valde att delta i vår studie blev informerade i god tid om dess syfte, intervjuns uppskattade längd och fick veta att de var fria att neka att svara på frågor som de av någon anledning inte ville eller kunde svara på. Lärarna fick också veta att de kunde avbryta intervjun när som helst, varefter allt material kunde raderas på plats. Samtliga lärare informerades alltså om att de skulle spelas in och samtliga lärare gav verbalt samtycke till detta. Då inga känsliga personuppgifter om exempelvis: ras, etniskt ursprung, politiska åsikter eller religiös övertygelse varken efterfrågades eller uppgavs behövde vi inte något samtycke annat än den verbala (Vetenskapsrådet, 2017). Frågornas svar kunde komma att handla om eleverna i lärarens klass, men av etiska skäl så fick alla de lärare som deltog fingerade namn, så att endast vi själv kunde koppla ihop respektive intervju med korrekt lärare, och alla som de nämnde vid namn anonymiserades (a.a.). Det inspelade ljudmaterialet från intervjuerna sparades endast under examensuppgiftens varaktighet och raderades därefter.
Validitet och reliabilitet
Vi utgick enbart från vad lärarna berättade i våra intervjuer och all information om lärarnas attityder och kunskaper härrör alltså från lärarna själv. Vi har själv varken observerat eller bedömt lektioner eller annat material som skulle kunna påverka intervjusvarens validitet, utan deras giltighet vilar helt på lärarnas egna utsagor (Brinkkjær & Høyen, 2013). Eftersom vår studies mål är att använda lärarnas egna uppfattning av sina attityder och kunskaper är dock validiteten god då intervjuerna ger oss den data vi söker: lärarnas egna uppfattningar (Erickson & Gustafsson, 2014). Urvalet och genomförandet av metoden påverkar validiteten för våra resultat, alltså om undersökningen mätte det den skulle, och hur trovärdiga resultaten var (Brinkkjær & Høyen, 2013). Med vårt urval av lärare, med en intervju per lärare utan att kontrollera deras svar genom observationer eller andra kvalitativa undersökningsmetoder, var vi medvetna om att studiens generaliserbarhet inte räckte för att dra några slutsatser som täcker
24
skola, undervisning och lärare generellt. Däremot kunde vi se eventuella tendenser som kunde vara av intresse att studera vidare. Vår studies reliabilitet är mer svårbedömd eftersom det rör sig lärares egna personliga uppfattningar av sin attityd och kunskaper, det är alltså inte säkert att svaren är helt reproducerbara om lärarna skulle få samma frågor igen (Brinkkjær & Høyen, 2013: Erickson & Gustafsson, 2014). Däremot var svaren tillförlitliga vid intervjutillfället då dessa genomfördes ostört och utan andra närvarande än respondenten och vi.
Bearbetning av insamlad empiri
Gällande transkriberingarna så kom de delar av samtalen som inte var relevanta för uppgiften, som exempelvis olika spontana sidospår eller anekdoter, att utelämnas. Transkriberingarna var inte kompletta konversationsanalyser, vilka inkluderar intonationer och pauser, utan var av enklare karaktär där endast det som sades inkluderades. Transkriberingarnas primära funktion var att vara en garant för att data från intervjuerna inte skulle riskeras att förvanskas på grund av bristande minne eller bristfälliga minnesanteckningar. De svar som lärarna gett i transkriberingarna analyserades, mening för mening, och sorterades in i någon av de tre dimensionerna för attityd som van Aalderen-Smeets, m.fl. (2011) beskriver i sin attitydmodell, samt i de kunskapskategorier som beskrivs i TPACK-modellen av Mishra och Koehler (2006). Beroende på vilken dimension av attityd, eller vilken kunskap, meningarna behandlade markerades de med olika färger så att vi skulle få en bättre överblick över intervjuns resultat. Arbetet med att kategorisera svaren efter attityd och kunskap genomfördes av oss båda två för att minimera risken att lärarnas svar kategoriserades fel.
25
Resultat och analys
Det här avsnittet presenterar resultaten för respektive TPACK-kunskap, samt för de olika dimensionerna av attityd och avslutas med vilka kopplingar mellan kunskaperna och attityderna vi har funnit. Attityderna visas i tabell 2, där de olika dimensionerna av attityd presenteras för respektive lärare.
Vilka kunskaper, enligt TPACK-modellen, har lärare om
fysikundervisning?
Ämneskunskaper
Kelvin, Curie och Châtelet uppger att de av olika anledningar har bristande ämneskunskaper i fysik. Exempelvis uppger Kelvin att NO inte ingick i hans lärarexamen, medan Curie upplever att NO-kurserna på hennes lärarutbildning hade störst fokus på biologi och kemi medan fysik fick lite mindre utrymme. Curie uppger dessutom att hon har negativa erfarenheter av fysik från sin egen skolgång med bland annat obehöriga och oinspirerande lärare och tråkiga lektioner. Châtelet tycker att NO överlag är klurigt, med mycket abstrakta begrepp som atomer, molekyler, värme och så vidare som är svåra att förstå och undervisa. Hon tycker att ämneskunskaper är viktiga för att kunna undervisa NO, inte främst för att kunna svara på de flesta enklare frågor från eleverna, utan för att kunna koppla ihop naturvetenskapliga begrepp och ge ett mer sammanhängande perspektiv av naturvetenskapens karaktär. Châtelet menar att goda ämneskunskaper också är viktiga för att hon ska kunna bedöma hur hon ska kunna arbeta vidare med de frågor som eleverna ställer. Kelvin uppger att upp till årskurs 6 går det bra att läsa in tillräckligt med ämneskunskaper inför ett arbetsområde utan att det nämnvärt påverkar undervisningen. Alla lärare uttrycker att fysik i varierande grad är abstrakt och kan vara svårt att förstå.
Pedagogiska kunskaper
Alla de intervjuade lärarna uttrycker till varierande grad åsikten att det finns ett stort behov av goda pedagogiska kunskaper för att kunna undervisa fysik effektivt. Kelvin säger sig lägga mycket fokus på planeringen av undervisningen, där han bland annat tar hjälp av mer erfarna lärare. Kelvin använder sig mycket av pararbete i klassrummet och använder en kemilåda som
26
stöd i undervisningen då den innehåller både allt nödvändigt material såväl som en lärarhandledning. Han menar att kemilådan ger honom en färdig struktur där han bara behöver leverera innehållet pedagogiskt. Kelvin presenterar också gärna olika förebilder från naturvetenskapens värld, som exempelvis kända fysiker då han menar att det ger alla elever, både pojkar och flickor, förebilder. Curie försöker skapa lärandesituationer med fokus på experiment och elevnära exempel. Hon uppger också att hon vill leda undervisningen i klassrummet, men anstränger sig för att ha elevaktiva diskussioner genom att använda sig av EPA och att dra slumpmässiga namn när hon ställer någon fråga för att alla elever ska delta. Curie håller gärna praktiska moment utanför klassrummet, som på skolans lekplats. Där kan eleverna undersöka exempelvis vad som krävs för att ett objekt ska falla så långsamt som möjligt. Newton har stort fokus på relationskapitalet, vilket han tycker är otroligt viktigt eftersom det ger honom verktyg att kunna undervisa eleverna på individnivå. Han kombinerar det han själv kallar “katederundervisning” med grupparbeten och praktiska moment. Med Newton beror lektionens framskridande mycket på de diskussioner som råder, samt var eleverna befinner sig kognitivt och socialt. Feynman vill använda problembaserat lärande och praktiska moment i sin undervisning. Feynman anser att god undervisning i fysik handlar om att eleven ska få pröva sig fram, “learning by doing”, och att få göra saker istället för att enbart läsa om begreppen i olika läromedel. Feynman använder läromedel som en guide i sin undervisning. Châtelet har som mål att inkludera laborativa och undersökande moment när hon planerar sin undervisning. Hon uppger också arbeta mycket med att tillsammans med eleverna läsa och bearbeta faktatexter så att eleverna förstår begreppen de använder och kunna använda dem i rätt kontext. Châtelet avslutar varje arbetsområde med ett prov, även om hon själv ifrågasätter det och menar att en del kanske visar mer kunskaper på lektioner än på prov. Châtelet använder dock provet formativt, genom att eleverna får rätta sina prov och sedan skriva provet igen efter en vecka. Om någon elev fortfarande inte uppnår godkänt gör hon ett muntligt prov med eleven.
Teknologiska kunskaper
Att analysera lärarnas teknologiska kunskaper har varit svårt. Alla lärare uppger att eleverna har tillgång till datorer eller surfplattor i undervisningen, men väldigt få uttryckte hur de aktivt använder den digitala teknologin i undervisningen. Enbart Newton berättade om hur han använde datorer tillsammans med 3D-skrivare och “green screen” för att skapa ett engagerande projekt där teknologin låg i centrum. Det exempel han gav var från en ämnesövergripande planering, där bland annat teknik, bild, svenska och matematik ingick. Eleverna skapade en produkt, som skrevs ut med 3D-skrivaren, och spelade in en reklamfilm med hjälp av en green
27
screen. Feynman upplever istället att han inte har den teknik och det material som behövs för att han optimalt ska kunna undervisa i fysik. Övriga lärares teknologiska kunskaper är mycket svårare att utläsa, men både Curie och Châtelet har tillgång till ett antal NO-lådor vars icke-digitala material de kan använda i olika experiment och demonstrationer.
TPACK
Något intressant att notera här, är hur Kelvin, Curie och Châtelet verkar använda sina pedagogiska kunskaper för att kompensera sina bristande ämneskunskaper. De verkar dock få väldigt mycket stöd genom kollegor och läromedel i sin planering, vilket kan ge ett stöd i vad man ska arbeta med och inkluderar viktiga begrepp som eleverna förväntas lära sig. Precis som Kelvin sade, så ger det läraren möjlighet att leverera pedagogiskt. Newton är den enda läraren som berättar om hur han tydligt uppvisar alla tre grundkunskaperna i TPACK. Han använder sin ämneskunskap för att exempelvis försöka förstå vilka svårigheter som eleverna kan ha om ett arbetsområde, därefter använder han sina pedagogiska och teknologiska kunskaper för att planera lämpliga aktiviteter tillsammans med lämplig användning av både transparent såväl som icke-transparent teknologi i undervisningen. Feynman uppger att hans goda pedagogiska och ämnesmässiga kunskaper gör det möjligt för honom att använda flera olika förklaringsmodeller i sin undervisning, men uppger också att brist på tillgång till tekniska hjälpmedel gör hans arbete mer krävande.
28
Vilka attityder, enligt modellen Attitude Toward Teaching
Science, har lärare till att undervisa fysik?
Nedan, i tabell 2, presenteras de intervjuade lärarnas olika dimensioner av attityd i tabellform.
Lärarnas attityder Kognitiv Affektiv Upplevd kontroll Kelvin Tycker att fysik är ett enklare
ämne än exempelvis teknik då det finns mer material att använda. Känner fortfarande att fysik är utmanande att undervisa, tar hjälp av kollegor och gamla
klasskamrater för att kompensera bristande ämneskunskaper. Använder gärna färdiga experiment-satser.
Känner stress på grund av att NO ej ingår i examen, bristfällig tillgång till material och kort erfarenhet av läraryrket.
Kan känna sig överväldigad av att ha många ämnen och att han inte har NO som del av sin examen. Är ej behörig i ämnet, men ska ändå säkerställa kvalitativ undervisning. Upplever det också som positivt att enbart undervisa i en klass, den goda elevkännedomen hjälper.
Curie Fysik är ett ämne man kan utöva på många sätt; ute, inne och via experiment. Man kan lära sig mycket fysik genom vardagliga erfarenheter som: centrifugalkraft vid svängar eller hur olika objekt interagerar med varandra eller en själv.
Lite osäker i fysikämnet då ämnet inte upplevdes lustfyllt i grundskolan med obehöriga lärare utan inspiration. Lärarutbildningen hade mer fokus på biologi och kemi än fysik. Även kort erfarenhet av ämnet i yrkesutövningen.
Känner större tilltro till sig själv över tid, mer rutin och erfarenhet.
Newton Säger att fysik kan vara svårt då läraren i ämnet behöver påvisa stora saker i det små. Kan vara utmanande att bryta ner stora fenomen till hanterbara mindre bitar. Fysik är samtidigt ett påtagligt och konkret ämne. Ett ämne som ofta tilltalar män (se ansökningar på KTH och LTH).
Upplever fysik som något spännande och roligt. Känner att fysikämnets status är på uppgående. Ett praktiskt ämne och tacksamt ämne då de flesta elever finner det intressant.
Lär sig fortfarande mycket om hur undervisningen bör bedrivas, har misslyckats några gånger och dragit lärdom av det.
Feynman Har stor ämneskunskap och upplever att svårigheten i fysik är bristen på lämpligt material. Alla kan vara kompetenta i fysik, men genuint intresse krävs för djupare kunskaper.
Brinner för ämnet, ett ämne man upptäcker saker i. Fysik inspirerar och väcker nyfikenhet, ett ämne som berör vår framtid. Svårt med att få tag på material för undervisningen.
Upplever att NO har fått stå tillbaka för SO. Yttre faktorer som påverkar fysiken är brist på material, följden kan bli att det är svårare att behålla elevers uppmärksamhet och att bedriva undervisningen som han hade önskat.
Chatelet Tycker det kan vara klurigt med fysik, men också NO överlag. Behöver ha förståelse för NO, inte nödvändigtvis att kunna svara på elevernas frågor, men kunna avgöra om det är smarta frågor. Svårigheter beror mer på vilken del av ett ämne det handlar om, snarare än om det är fysik eller andra NO-ämnen.
Känner sig inte bekväm med sina ämneskunskaper Är också stressad över alla kunskapskraven som hon måste hinna med
Tillgång till femton lådor med laborationsmaterial. Dessutom finns en röd tråd med läromedel och laborationslådor från åk. 1-3 till åk. 4-6 på skolan. Med sina prov kan hon ha koll på vilket som är nästa steg för vardera elev i sin utveckling.
29
Vilka kopplingar går det att urskilja mellan lärarnas kunskaper
om, och attityder till, fysikundervisning?
Kelvin, Curie och Châtelet har av olika anledningar delvis negativa kognitiva och affektiva dimensioner av attityd att undervisa fysik, det negativa kommer främst av bristen, eller upplevda bristen, av ämneskunskaper. Osäkerheten i ämneskunskaperna verkar inte hindra lärarna från, så som de berättar, att bedriva en undervisning med många praktiska moment av olika slag. Det verkar snarare som att man kompenserar bristande förtroende för sin ämneskunskap med desto starkare förtroende för sina pedagogiska kunskaper.
Som kontrast till Kelvin, Curie och Châtelet har vi Newton och Feynman där båda uppger att de har goda ämneskunskaper i fysik. De verkar då ha mer positiva kognitiva och affektiva dimensioner av sina attityder att undervisa fysik. Båda säger att de på olika sätt brinner för fysikämnet och upplever det som lustfyllt och intressant att undervisa. Feynman har dock istället problem med dimensionen av upplevd kontroll i hans attityd att undervisa fysik, han upplever att NO generellt prioriteras ned till förmån för SO som prioriteras allt högre. Dessutom upplever Feynman att avsaknad av utrustning påverkar hans undervisning, han kan då inte genomföra den undervisning han själv önskar.
30
Diskussion och slutsats
Det här avsnittet inleds med en diskussion om TPACK- och attitydmodellerna. Därefter följer diskussioner, med avslutande slutsatser, för våra tre respektive frågeställningar.
Diskussion om TPACK- och attitydmodellerna
Vi anser att TPACK är användbar som en modell för att kunna definiera lärares kunskapsområden, men tycker även att den har nackdelar som är viktiga att vara medveten om. Precis som Angeli och Valanides (2009) skriver så är det svårt att använda TPACK som ett exakt analysverktyg eftersom lärare ofta använder en kombination av sina kunskaper. Det innebär att det blir svårt att separera lärarens kunskapsanvändning även med precisa definitioner om de separata kunskaperna: läraren använder ju sällan en kunskap i isolering från de andra två. Mishra och Koehlers (2006) modell, med vilken vi endast arbetade med de tre grundkunskaperna, är som de båda forskarna själv uttrycker det en modell som ska fungera som ett relativt enkelt analysverktyg, med fördelen att den är relativt enkelt att använda men med nackdelen att dess precision är lägre. Det förblir dock viktigt att ha i åtanke att avgränsningarna mellan kunskaperna kan vara svårbedömda och till viss del bygger på en egen bedömning.
I vår mening är det viktigt att analysera TPACK tillsammans med attityd. Som den forskning som vi har använt oss av visar påverkas kunskaperna i TPACK av flera faktorer som står utanför modellen i sig. Lärarnas olika dimensioner av attityd påverkar hur lärarna väljer att tillämpa sina kunskaper. Det problematiska med att undersöka relationen mellan attityd och kunskap är dock att det blir svårt att bestämma vilken av de två som primärt styr eller påverkar den andra: uppstår intresse på grund av god kunskap eller får man god kunskap av ett befintligt intresse? Vi anser att vi har funnit kopplingar mellan de intervjuade lärarnas attityder och hur de använder sina kunskaper i teknologi, pedagogik och ämne.
Gällande vårt metodval finner vi utrymme för förbättring. Intervjuerna genomfördes tidigt under arbetets gång, med ringa tidigare erfarenhet av intervjuer, vilket innebär att dess utformning kan förbättras. Detta gäller framförallt det att intervjuerna har mindre innehåll om lärarnas teknikkunskap och teknikanvändning än vi hade önskat, samt att respondenterna ibland har kommit in på sidospår som inte gett helt relevant information. Det hade alltså varit fördelaktigt för oss att ha fler frågor specifikt om teknikanvändning och att mer effektivt styra
31
respondenterna mot att svara på våra frågor under intervjun. För vår framtida yrkesroll som lärare har vi uppfattningen att vi behöver vara medvetna om vilka kunskaper och attityder som påverkar vår undervisning. Med hjälp av TPACK-modellen skulle vi exempelvis kunna synliggöra vilka som är våra starkare respektive svagare kunskaper, så att rektorn kan erbjuda en effektiv kompetensutveckling. Denna kompetensutveckling är en förutsättning för att skolan i stort ska utvecklas kvalitativt (Skolverket, 2017).
Diskussion och slutsats för respektive frågeställning
Vilka kunskaper, enligt TPACK-modellen, har lärare om fysikundervisning?
Fler av lärarna: Kelvin, Curie och till viss del Châtelet, känner åtminstone delvis bristande ämneskunskap, eller att ämnets komplexitet stället mycket höga krav på pedagogisk kunskap och lärarens förmåga att bryta ner mycket komplexa fenomen till mindre områden. Teknologisk kunskap är den kunskap vars förekomst och användning är svårast att analysera, och i den behöver vi dessutom särskilja användningen av transparenta teknologier kontra de digitala. Samtliga lärare och deras elever har tillgång till digital teknologi i form av datorer eller surfplattor, men det i sig är inte tillräckligt för att avgöra vilken påverkan de har. Som Mishra och Koehler (2006) nämner så representerar användning av digital teknologi att lärarens teknologiska kunskap används. Men samtidigt är där också en skillnad i att använda teknologi och att veta hur den fungerar, samt hur den tillsammans med pedagogisk och ämnesmässig kunskap användas för att planera och genomföra undervisning.
Trots att flera lärare upplever vissa brister i sin ämneskunskap så anser de genomgående att de har goda pedagogiska kunskaper. De pedagogiska kunskaperna verkar bygga på en konstruktivistisk epistemologi där lärarna arbetar mycket elevcentrerat med experiment, laborationer och andra praktiska moment för att låta eleverna konstruera sin egen kunskap (Sjøberg, 2010). Enligt forskning om attityd av Atwater, m.fl. (1991) samt Appleton och Kindt (1999) så finns det en korrelation mellan sämre ämneskunskaper och mindre användning av praktiska moment i undervisningen. Faktumet att flera lärare upplever egna brister i ämneskunskaper, men ändå ofta organiserar praktiska moment som experiment och laborationer, kan tyda på att om en den ämnesmässiga kunskapen brister så kan den kompenseras av bättre pedagogisk kunskap. Guzey och Roehrig (2009) kom också fram till att
32
nivån på den pedagogiska kunskapen verkar styra, eller åtminstone reglera, de teknologiska och ämnesmässiga kunskaperna.
Våra slutsatser för vår första frågeställning är:
● Lärarna uppgav mycket varierande ämneskunskaper, från stora ämnesmässiga brister då ämnet inte ingick i examen, till mycket god kunskapsnivå.
● Genomgående goda pedagogiska kunskaper, många av lärarna verkar ofta använda praktiska moment av olika slag i undervisningen.
● Teknologiska kunskaper var svåra att visa i undersökningen, när de väl uttryckligen användes så var det tillsammans med övriga TPACK-kunskaper.
● Bristande ämneskunskaper verkar kunna kompenseras med goda pedagogiska kunskaper, med stöd från olika former av läromedel och kollegor.
Vilka attityder, enligt modellen Attitude Toward Teaching Science, har lärare till
att undervisa fysik?
Vi upplevde att det kunde vara svårt att göra en exakt kategorisering av lärarnas olika dimensioner av attityd under intervjuerna. När de uttryckte en positiv eller negativ attityd om exempelvis ämnet fysik gav det i sig ingen användbar information om inte anledningen till den attityden angavs. En negativ attityd till fysik kan uppstå både ur en kognitiv dimension om läraren känner bristande ämneskunskaper, eller en affektiv dimension om de upplever ämnet som tråkigt eller ångestgivande och deras upplevda kontroll kan vara negativ om de upplever begränsningar som hindrar dem från att bedriva sin undervisning som de vill (van Aalderen-Smeets, m.fl., 2011).
Det vi kan urskilja angående lärarnas attityd att undervisa fysik är att Kelvin, Curie och Châtelet upplever en, åtminstone delvis, negativ kognitiv dimension, främst på grund av att de upplever att de har från små till stora brister i ämneskunskaper. De anser att fysik är svårt att undervisa eftersom de upplever att många begrepp är abstrakta och svåra för eleverna att förstå. Newton och Feynman hade dock en mer positiv kognitiv dimension av attityd eftersom att de var trygga i sina ämneskunskaper, även om de delade övriga lärares uppfattningar om elevernas svårigheter med att förstå fysikens begrepp.
33
Newton och Feynman uppvisar en positiv affektiv dimension av attityd då de båda upplever fysik och NO att vara lustfyllda ämne som erbjuder många praktiska moment, vilka är tacksamma att använda i undervisningen då eleverna uppskattar dem. Feynman upplever att fysik är ett inspirerande ämne som väcker nyfikenhet och berör vår framtid. Newton upplever också att hans affektiva dimension av attityd är positiv då han känner att fysikämnets status är på uppgående. Kelvin och Curie känner en viss negativ affektiv dimension av attityd eftersom de kan känna stress över att de har en relativt kort tid som yrkesutövande lärare bakom sig. Châtelet känner dessutom stress på grund av alla de kunskapsmål som eleverna ska uppnå. Utöver det känner Kelvin även stress över att NO inte är en del av hans lärarexamen och att han trots det måste säkerställa en kvalitativ undervisning samtidigt som att han upplever sig begränsad av bristande tillgång på material. Newton delar Kelvins upplevelse av materialbrist och anser att den har en negativ inverkan på hur han har möjlighet att bedriva sin undervisning. Jämfört med de övriga ämnena i NO känner Curie att fysik är mindre lustfyllt.
Samtliga av de intervjuade lärare angav minst någon form av positiv upplevd kontroll. Kelvin har en positiv upplevd kontroll genom den stora elevkännedom han får av att undervisa sin klass i nästan alla skolämnen, detta ger honom bättre pedagogisk kunskap att anpassa undervisningen med. Curie och Newton anser att deras upplevda kontroll ökar genom att de får allt mer erfarenheter att undervisa fysik. Châtelet har en positivt upplevd kontroll genom den struktur som NO lådorna samt läromedlen ger. De intervjuade lärarna uppgav några olika faktorer som verkar påverka deras upplevda kontroll negativt. Curie och Châtelet (beroende på vilket specifikt arbetsområde i fysik hon arbetar med) upplever ibland bristfällig tilltro till sin förmåga att undervisa fysik, men detta förändras ju mer erfarenheter de får i att undervisa ämnet. Feynman anser att NO generellt får stå tillbaka till förmån för SO i skolan, och upplever även att han saknar det material som kanske skulle krävas för att bland annat gynna elevers intresse för NO generellt.
Våra slutsatser för vår andra frågeställning är:
● Stora variationer på om lärarna har positiv eller negativ attityd till att undervisa fysik. ● Främst verkar attityden styras av den kognitiva dimensionen, där några tycker att fysik
är ett mycket komplext ämne, eller den affektiva dimensionen, eftersom de inte upplever fysikundervisningen som inspirerande eller lustfylld.
● De som har mycket positiv attityd att undervisa fysik verkar vara trygga i sina ämneskunskaper, vilket gör att de kanske vågar utforska ämnet mycket mer än övriga.
34
● Gällande upplevd kontroll, upplever exempelvis Feynman att han inte kan undervisa på det sätt han önskar på grund av bristen på utrustning och material. Negativa kognitiva och affektiva dimensioner verkar kunna kan uppvägas av desto mer upplevd kontroll genom exempelvis användning av färdiga laborationslådor och andra läromedel.
Vilka kopplingar går det att urskilja mellan lärarnas kunskaper om, och attityder
till, fysikundervisning?
Kelvin och Curie upplevde kognitivt och affektivt negativa attityder att undervisa fysik, till stor del beroende på deras bristande ämneskunskaper. Newton och Feynman var däremot trygga i sina ämneskunskaper och hade därför mer kognitivt och affektivt positiv attityd till att undervisa fysik. Atwater, m.fl. (1991) kom fram till en koppling där lägre självförtroende för ämneskunskaper i NO gjorde att läraren använde färre praktiska moment. Det är ingen koppling vi har kunnat finna, däremot verkar lärarnas pedagogiska kunskaper kompensera för bristande ämnesmässiga kunskaper.
Olofson, m.fl. (2016) kom fram till att aktiv användning av kunskaperna i TPACK styrs av lärarens attityder att exempelvis använda digital teknologi och elevinteraktioner i utvecklingen av sin undervisning. Även om det är en annan slags attityd än lärarnas attityd att undervisa fysik, kan vi delvis urskilja detta hos Newton. Han uttrycker mest positivitet kring användning av digital teknologi och använder då också sin teknologiska kunskap i större utsträckning än övriga lärare i våra intervjuer.
Vad gäller den upplevda kontrollen i undervisning i fysik, så påverkas lärarna oftast av yttre upplevda faktorer som tillgång till eller avsaknad av material och utrustning. Feynman upplever att han inte kan bedriva den undervisning han vill, på grund bland annat brist på material och utrustning. Newton däremot har god tillgång till material och utrustning vilket gör att han upplever sig ha mer kontroll över undervisningen och verkar ha lyckats kombinera sina teknologiska, pedagogiska och ämnesmässiga kunskaper. Guzey och Roehrig (2009), Mishra och Koehler (2006) samt Koi, Chai och Tay (2014) skriver om barriärer som lärare på olika sätt upplever hindrar en fullständig användning av sina TPACK-kunskaper. De ger exempel på barriärer i form av yttre faktorer som lärares upplevda tillgång till utrustning och material. Det är alltså en koppling som vi kan se utifrån vårt material.
35 Våra slutsatser för vår tredje frågeställning är:
● Goda eller dåliga ämneskunskaper verkar påverka både den kognitiva och affektiva dimensionen av attityd. De lärare som har goda ämneskunskaper upplever generellt fysik som lustfyllt och verkar trivas med att utforska ämnet tillsammans med eleverna. ● Negativ attityd på grund av bristande ämneskunskaper verkar kunna kompenseras
genom bättre pedagogiska kunskaper och trygghet i den upplevda kontrollen genom användning av läromedel som färdiga laborationslådor och läroböcker.
Vidare forskning
Möjlig vidare forskning skulle kunna fortsätta att ha både TPACK och skolämnet fysik som fokus. Ett intressant forskningsområde vore att undersöka i vilken utsträckning de olika TPACK-kunskaperna hos läraren används i undervisningen i fysik. Målet vore att försöka kvantifiera lärarens kunskapsområden och försöka avgöra hur de påverkar framgångsrik fysikundervisning, och om någon av kunskaperna är mer avgörande än de andra. Vi ser även mer forskning om attityders betydelse för utveckling av TPACK som viktig eftersom den forskning vi har tagit del av, och våra egna slutsatser i detta arbete, visar att attityder på olika sätt påverkar hur TPACK-kunskaperna används och utvecklas.
