Laborativa arbetssätt i klassrummet kring frögroning och fotosyntes

FAKULTETEN FÖR LÄRANDE OCH

SAMHÄLLE Natur, Miljö, Samhälle

Examensarbete i fördjupningsämnet

Naturorientering, teknik och lärande

15 högskolepoäng, avancerad nivå

Laborativa arbetssätt i klassrummet kring

frögroning och fotosyntes

Laboratory methods in the classroom around seed germination and

photosynthesis

Angelina Nilsson

Grundlärarexamen med inriktning mot arbete i årskurs 4-6, 240 högskolepoäng.

2020-03-29

Examinator: Helen Hasslöf Handledare: Nils Ekelund

2

Förord

Jag vill tacka min handledare Nils Ekelund för all hjälp och ett mycket gott samarbete och värdefull handledning genom hela min skrivprocess. Det har varit mycket intressant och lärorikt. Tack!

Jag vill även rikta ett stort tack till Margit Persson Bekassy för all konstruktiv feedback du har gett mig och våra intressanta konversationer.

Jag vill även tacka Tommy Rundqvist och Christina Nilsson. Tack för att ni har funnits där för mig i ur och skur.

Tack även till alla er som tagit er tid att läsa mitt arbete, gett mig konstruktiv feedback och hjälpt mig att tänka ur olika synvinklar.

Avslutningsvis vill jag tacka alla elever som har ställt upp på mina

enkätundersökningar, experiment och samtal. Utan er hade min studie inte gått att genomföra!

3

Sammanfattning

Överlag är det vanligt att elever i de yngre åldrarna har svårigheter att lära sig och förstå de abstrakta processerna i fröets groningsprocess och fotosyntesen. Syftet med mitt examensarbete är att undersöka hur praktiska laborationer kan hjälpa elever att konkretisera dessa abstrakta processer. Min frågeställning som jag har utgått ifrån är

”Hur förändrar ett laborativt arbetssätt elevernas kunskaper och förståelse för

frögroningsprocessen och fotosyntesen?” För att kunna besvara denna har jag gjort en

kartläggning av elevernas kunskaper om fröets groningsprocess och fotosyntes såväl före som efter en laboration för att bilda mig en uppfattning om elevernas kunskapsnivå och hur den förändrats genom de experiment som jag låtit eleverna genomföra. Min teoretiska grund för detta examensarbete har tagit avstamp i variationsteorin och jag har praktiserat learning study i min egen undervisning. Den grupp jag studerat är mina egna elever som jag har undervisat under en tidsperiod, då jag såg examensarbetet som ett ypperligt tillfälle att få möjlighet att utveckla min egen undervisning utifrån forskning samt att praktiskt pröva några vetenskapliga teorier. Möjligheten att studera mina elever närmare för att kunna undersöka om undervisningsstrategin som används i klassrummet är optimal för eleverna, har gett mig teoretiska perspektiv och praktiska redskap för att dokumentera, analysera och utvärdera min undervisning med ett vetenskapligt

förhållningssätt. Denna utvärdering kommer att ligga till grund för att jag ska kunna ompröva och utveckla mina undervisningsmetoder vidare i framtiden.

I studien som genomförts har jag har utgått ifrån en konstruktivistisk syn på kunskap och använt Piagets stadieteori samt Vygotskijs sociokulturella perspektiv som

hjälpmedel vid kartläggningen av elevernas kunskaper och vid analys av resultaten. För att kunna synliggöra elevernas utveckling genomförde jag två enkäter före och efter att eleverna hade genomfört en laboration. Enkäterna handlade om vad eleverna förknippar med fotosyntes, beskrivning av fotosyntes och om fröets groningsprocess. Under experimentets arbetsgång var jag med i klassen och observerade eleverna samt deras planteringar.

Flertalet elever gav i enkäterna likartade svar, medan ett fåtal avvek markant antingen genom en mycket god processförståelse eller en bristfällig. Dessa avvikelser valde jag att studera närmare genom att låta eleverna delta i ett kompletterande samtal kring vad de lärt sig, då jag uppfattar att det är avvikelserna som ger ledtrådar till att

4

identifiera styrkorna och svagheterna i undervisningen; Varför lyckades jag nå fram särskilt väl till en del elever och vad brast i min undervisning gentemot de elever som jag inte nått fram till?

Resultatet som jag har kommit fram till i min studie är att det ger ett visst stöd för kunskapsutvecklingen hos flertalet elever att använda praktiska laborationer för att konkretisera fröets groningsprocess och fotosyntesen. Dessvärre har inte praktiskt laborationsarbete varit en tillräcklig eller optimal undervisningsstrategi för en del av eleverna då dessa inte uppvisade någon kunskapsutveckling efter laborationen.

Keywords: photosynthesis, students understanding of photosynthesis, seed germination

5

Innehållsförteckning

1. Inledning 7

1.1 Definition av frögroning 8

1.2 Definition av fotosyntes 9

2. Syfte och frågeställning 10

3. Bakgrund 11

4. Litteraturgenomgång 13

4.1 Teori 13

4.1.1 Konstruktivism och lärande 14

4.1.2 Interaktionens betydelse för lärprocessen 14

5. Tidigare forskning 16 6. Metod 20 6.1 Urval 20 6.1.1 Bortfall 20 6.1.2 Etiska ställningstaganden 20 6.1.3 Samtyckesblankett 21

6.2 Bakgrund till val av metod 21

6.2.1 Syftet med laborationen ”Gula ärtan experimenterar nya miljöer” 22

6.2.2 Presentation för eleverna 22

6.3 Beskrivning av studie 23

6.3.1 Learning study – fallstudien 23

6.3.2 Enkätundersökning före och efter 24

6.3.3 Kompletterande samtal 25

6.3.4 Genomförande 25

6.4 Metoddiskussion 29

6.4.1 Val av elever 29

6.4.2 Bekvämlighetsurval 29

6.5 Reliabilitet och validitet 29

7. Resultat, analys och teoretisk tolkning 31

7.1 Hur förändrade ett laborativt arbetssätt elevernas kunskaper och förståelse för

frögroningsprocessen och fotosyntesen? 31

7.1.1 Enkät 31

7.1.2 Samtalsfrågor 34

8. Diskussion och slutsats 38

8.1 Diskussion 38

6

9. Förslag till vidare forskning 41

10. Referenser 42

Bilaga 1 Samtyckesblankett 45

Bilaga 2 Enkät 1 (före) 49

Bilaga 3 Laborationsrapport 51

Bilaga 4 Enkät 2 (efter) 64

Bilaga 5 Samtalsguide 67

Bilaga 6 Bild på sortering 68

Bilaga 7 Bild på växt och fjäril i glaskupor 69

7

1. Inledning

Fotosyntesen har intresserat mig sedan jag gick i högstadiet. Det var spännande att lära sig och förstå det osynliga kretslopp som pågår runt oss och all aktivitet som finns mitt framför näsan på oss trots att vi inte kan se den. Men jag minns också att många klasskamrater tyckte att det var svårt och komplicerat att förklara processen eftersom fotosyntes inte kan uppfattas med sinnena. Senare i livet har jag förstått att det abstrakta tänkandet är en förutsättning för att kunna greppa denna typ av processer.

Under min lärarutbildning har jag många gånger under min VFU och senare under mina verksamma år som lärare, funderat kring hur jag skulle kunna förtydliga och fördjupa elevernas kunskaper i naturvetenskapens värld, särskilt kring hur jag ska kunna hjälpa de yngre eleverna med förståelse kring abstrakta begrepp och processer som de inte kan lukta, se, smaka, höra eller känna. Exempel på områden som jag noterat varit särskilt utmanande för eleverna att greppa har varit frögroningsprocessen och

fotosyntesen. Ur detta väcktes idén att i mitt examensarbete undersöka arbetsmetoder som kan konkretisera det abstrakta i dessa processer.

Fotosyntes och frögroningsprocess är områden inom det naturvetenskapliga området, vilka är återkommande för eleverna. I läroplanen för 2016 i det centrala innehållet för årskurs 4-6 går det att utläsa:

”Djurs, växters och andra organismers liv. Fotosyntes, förbränning och ekologiska

samband och vilken betydelse kunskaper om detta har, till exempel för jordbruk och fiske.” (Skolverket, 2016 s. 158).

Liknande text återkommer sedan i det centrala innehållet för årskurs 7-9:

”Ekosystems energiflöde och kretslopp av materia. Fotosyntes, förbränning och andra

ekosystemtjänster.” (Skolverket, 2016 s. 159).

Enligt Vikström (2005) och Skribe Dimec & Strgar J. (2017) kommer eleverna i kontakt med samt arbetar med fotosyntes någon gång under deras skoltid. Vikström (2005) menar att det trots detta är många elever som har svårt att lära sig fotosyntesen eftersom det är en ”abstrakt process”. I sin avhandling visar Vikström (2005) resultat som även har framkommit i tidigare forskning, exempelvis:

8

”När insikter finns om att fotosyntesen innebär att växter kan ’tillverka mat’, kan detta av elever sedan uppfattas som att ’maten’ lagras enbart för människors och djurs räkning. Fotosyntesen ses alltså som viktig för andra, inte för växten själv, inte minst för att också förse oss människor med syre, även detta en antropocentrisk syn.”

(Vikström 2005 s.26).

Även Andersson (2008) har konstaterat i sin undersökning att elever överlag har svårt att förstå abstrakta processer såsom frögroning och fotosyntes men även respiration och nedbrytning.

Men vad är det som gör att dessa processer blir abstrakta och svåra för eleverna att förstå? I fotosyntesen byggs organisk materia upp som är fylld med energi. En av de viktigaste beståndsdelarna är kol från koldioxiden i luften. Sjøberg (2010) liksom Areskoug, Ekborg, Lindahl & Rosberg (2013) menar att många elever inte har förstått kopplingen mellan kol – koldioxid – luft på grund av att eleverna inte uppfattar luft som ett ämne. Det har visat sig enligt Sjøberg (2010) att elever inte kan förklara processerna i fotosyntesen men däremot har de lärt sig den kemiska formeln. Vidare anser Sjøberg (2010) att eleverna i första hand bör kunna beskriva den abstrakta arbetsprocessen inom fotosyntesen och kunna resonera innan eleverna börjar använda formlerna för

fotosyntes. Vikström (2005) menar att det finns ett stort antal studier som har genomförts om fotosyntes som abstrakt process och att biologiska processer är ett generellt och återkommande område som elever har svårigheter med. Livet kan

studeras, tolkas och förstås på olika nivåer vilket gör det svårtolkat för elever som redan har svårt för fotosyntes. Vikström (2005) menar även att

”Detta speglar sig också i de resultat som forskningen på detta område visar,

svårigheterna att förstå biologiska processer på makronivå bottnar ofta i problem på mikronivån.” (Vikström, 2005 s. 24).

1.1 Definition av frögroning

Enligt Helldén, Jonsson, Karlefors & Vikström (2010) finns det i varje frö ett embryo, ett skyddande fröskal och ett näringsrikt förråd som kallas för frövita. Frövitan

9

groningsförhållanden. För att embryot ska kunna gro behöver det få tillgång till vatten, syre och värme. När detta sker använder embryot i fröet sin frövita som ger embryot tillräckligt med byggnadsmaterial i form av glukos och andra kolhydrater, för att kunna bygga en rot, en stam och de allra första små bladen till växten. När de första bladen kommer ovanför jorden och träffas av solljuset påbörjas fotosyntesen, vilket behövs för växtens fortsatta tillväxt.

Taiz & Zeiger (2002) menar att frön som gror i mörker brukar ha ett blekt, väldigt långt och spindelaktigt utseende. Denna groning kallas för etiolerad tillväxt och skiljer sig avsevärt ifrån den stabilare växten med ett grönare utseende i tillväxten i ljus miljö. Taiz & Zeiger (2002) menar vidare att det krävs väldigt lite ljus under en kort period för att växterna som har växt upp i mörker ska ta till sig ljuset då ljuset fungerar som en ”avtryckare” för att fotosyntesen skall starta. Fotosyntesen är beroende av solljuset på grund av att solstrålarna är fotosyntesens energikälla och utan solenergin bleknar växten och dör så småningom för att växten inte får energi.

1.2 Definition av fotosyntes

Björn & Bergström (2008) klarlägger att fotosyntes innebär att växterna fångar in solenergi med hjälp av färgämnet klorofyll som finns i kloroplasterna i bladen och där sker fotosyntesen som är en reaktionskedja där koldioxid, vatten, solenergi reagerar och bildar glukos och syret blir en restprodukt då glukosen bildas. Enligt Fabricius, Holm & Nystrands (2013) kan reaktionskedjan för fotosyntes skrivas enligt följande:

Koldioxid + vatten + solenergi  glukos + syre.

Fabricius, Holm & Nystrands (2013) förklarar att fotosyntes är en biokemisk process som sker i växter, cyanobakterier, alger och blågröna bakterier som finns på vår jord. Utan dessa organismer hade varken människor eller djur kunnat överleva. Växter, cyanobakterier, alger och blågröna bakterier har förmågan att utföra fotosyntes som människorna och djuren saknar.

10

2. Syfte och frågeställning

Erfarenheter utifrån min undervisningspraktik har gått i linje med forskningen inom området; även jag upplever att många elever har svårt för att förstå sådant som de inte kan uppleva med sina sinnen. I fotosyntesen byggs organisk materia upp som är fylld med energi. En av de viktigaste beståndsdelarna är kol från koldioxiden i luften. Sjøberg (2010) liksom Areskoug, Ekborg, Lindahl & Rosberg (2013) menar att många elever inte har förstått kopplingen mellan kol – koldioxid – luft på grund av att eleverna inte uppfattar luft som ett ämne. För elever som har svårt med det abstrakta tänkandet inom matematiken så tar vi lärare fram klossar, låtsaspengar, bilder på äpplen med mera så att eleverna med hjälp av sina sinnen lättare ska kunna förstå uträkningarna. Min utmaning i klassrummet är att hitta liknande konkretiserande metoder som ger eleverna snarlikt stöd för inlärningen inom det naturvetenskapliga spektra. I detta måste jag låta eleverna använda så många sinnen som möjligt för synliggöra processerna och göra det abstrakta så konkret jag kan. Därför bestämde jag mig tidigt för att genomföra en praktisk

laboration med ett flertal observationstillfällen med eleverna och studera progressionen över tid i deras kunskaper. Jag valde specifikt ut de två områdena frögroningsprocess och fotosyntes då jag tidigare upplevt dessa som särskilt svåra för eleverna. Frögroning och fotosyntes hänger intimt samman då dessa tillsammans fungerar som ett kretslopp. När ett frö gror sker det en tillväxtprocess och embryot inuti fröet använder sig av frövitan för att skapa en rot, en stam och bladen som sedan växer upp ur jorden. När dessa blad träffar solljuset för första gången startar fotosyntesen som är växtens sätt att producera ”sin egen mat” (Vikström 2005). Andersson (2008) förklarar att genom fotosyntesen omvandlar växterna energin ifrån solljuset till socker och syre (där syret blir en restprodukt vid bildandet av socker). För att eleverna skulle se denna helhet valde jag att ha med båda processerna i min studie.

Syftet med mitt examensarbete är således att undersöka hur praktiska laborationer kan hjälpa elever att konkretisera abstrakta processer som exempelvis frögroning och fotosyntes. Frågeställningen jag kommer att utgå ifrån är:

- Hur förändrar ett laborativt arbetssätt elevernas kunskaper och förståelse för frögroningsprocessen och fotosyntesen?

11

3. Bakgrund

Jag arbetar som klasslärare på en F – 6 skola med 300 elever i centrala Skåne. När eleverna skulle börja arbeta med arbetsområdet ”Växter” i biologiboken ”Utkik 4-6, Biologi” ställde jag en allmän fråga till dem; ”Vad tror du att ett frö behöver för att kunna gro?” Under utbildningstiden hade jag läst i min kurslitteratur att Andersson (2008) menar att de kunskaper som eleverna har med sig in i klassrummet blir deras utgångsläge när de ska lära sig exempelvis nya begrepp inom naturvetenskapen. Därför var det viktigt för mig att inleda med att skaffa mig en överblick om elevernas

förkunskaper. Det fördes en livlig diskussion kring fröets behov samt dess

groningsprocess. Hela klassen var rörande överens om att fröet behöver vatten, jord, ljus och värme för att kunna gro. I diskussionen visade eleverna att de visste hur fröets groningsprocess gick till genom sina beskrivningar av groningsprocessen. När klassen däremot fick en följdfråga ifall de visste vad fotosyntes var, visade det sig att

majoriteten av eleverna inte kände till detta.

Vid en skogspromenad diskuterade jag med några elever hur frön kan växa i kyla och hur fotosyntesen fungerade till exempel på Antarktis där det inte finns samma utbud av gröna växter och träd som där vi bor. En av eleverna undrade ”Hur gör de på

Antarktis? Där finns inga träd men där finns ju liv, eller?” I detta skede blev eleverna ännu mer nyfikna på hur frön växer och fotosyntesen. Areskoug et al., (2013) liksom Helldén et al., (2010) anser att det är viktigt att som NO-lärare, väcka ett intresse och bibehålla elevernas nyfikenhet.

Som jag nämnt tidigare under rubriken ”Syfte och frågeställning” hade jag upplevt att eleverna ofta hade svårt för det abstrakta tänkandet, och att praktiska arbetssätt med föremål och bilder inom matematiken många gånger inte bara underlättade inlärningen utan hos många elever var en nödvändig förutsättning för att den skulle äga rum. Att inkludera så många sinnen som möjligt blev därför mitt avstamp när vi nu skulle

angripa två abstrakta processer; Jag skulle bli tvungen att synliggöra dessa på något sätt för eleverna. I detta skede planerade jag därför en laboration med två experiment. I det ena experimentet skulle eleverna undersöka vilka faktorer fröet kunde vara utan och ändå gro. I det andra experimentet undersökte eleverna även växternas förutsättningar för att kunna växa i ljus och i mörker.

12

Utifrån mina erfarenheter av elevers svårigheter för abstrakt tänkande och utifrån den kunskap jag förvärvat i mina litteraturstudier under min utbildning, väcktes min nyfikenhet kring elevernas tankesätt och inlärning. Hur mycket lärde sig eleverna egentligen om fröets groningsprocess och om fotosyntes genom konkreta experiment? Skulle mina metoder hjälpa eleverna till en fördjupad förståelse av frögroning och fotosyntes jämfört med att enbart undervisa teoretiskt om processerna? Hade den praktiska laborationen varit en tillgång i elevernas inlärning eller inte?

13

4. Litteraturgenomgång

4.1 Teori

I min studie har jag haft en konstruktivistisk syn på inlärning och utveckling

”… det vill säga att barnens kunskap utgör en aktiv process där det är barnen själva som konstruerar sin kunskap.” (Evenshaug & Hallen 2001 s.117).

För att förstå barnens utgångsläge har jag använt två olika teorier som har utvecklats av Jean Piaget och Lev Vygotskij. Piaget och Vygotskij har haft stor betydelse inom pedagogiken och de har bidraget mycket med deras teorier och idéer. Piaget

representerar en individuell konstruktivism vilket innebär att fokus ligger på barnets samspel med omgivningen. Vygotskij står för en mer social konstruktivism där han menar att barnet lär sig i sin sociala miljö och främst genom språket.

Mitt syfte och min frågeställning tar dock avstamp i variationsteori och learning studies; Att undersöka hur praktiska laborationer kan hjälpa elever att konkretisera abstrakta processer som exempelvis frögroning och fotosyntes är ett sätt för mig att använda variationsteorin i min planering, mitt genomförande och min utvärdering av min egen undervisning. Inspirationen till att använda mig av learning study har jag hämtat ifrån Vikström (2005) som i sin avhandling har studerat sex olika lärares undervisning utifrån variationsteorin och tittat på dessa lärares undervisningsstrategier. Enligt variationsteorin (Mun Ling 2014) att öka elevernas lärande behöver läraren presentera begreppen med variation och kontraster i relation till varandra. Elevernas lärarande sker när de får jämföra skillnader.

”Begreppen får inte sin innebörd i första hand genom likheter utan skillnader.” (Mun

Ling 2014, s.8).

Min ansats vid planeringen av laborationen med dess experiment var att eleverna på ett konkret sätt skulle få jämföra förutsättningar för frögroning och fotosyntes genom att testa olika variabler såsom jord, vatten, sågspån, papper och kontraster som ljus samt mörker. För att förstå frögroning behöver eleven förstå när den inte sker och varför; för att förstå fotosyntes behöver eleven kunna se när den inte sker och varför.

14

4.1.1 Konstruktivism och lärande

Evenshaug & Hallen (2001) menar att Piaget ser det individuella barnet som en slags vetenskapsman som på egen hand undersöker världen och upptäcker saker. Andersson (2008) menar att varje individs intelligens hjälper oss att anpassa oss till vår omvärld och för att kunna göra det krävs det en viss struktur vilket innebär att den kunskapen som barnet införskaffar sig är organiserad och inte lösryckta eller oberoende delar. Andersson (2008) menar vidare att tankestrukturen hos varje individ är ett nödvändigt begrepp i Piagets teori därför att vi använder tankestrukturerna varje gång vi ska till exempel lösa ett problem, när vi ska förstå någonting, när vi tänker, när vi vill minnas någonting m.m.

Andersson (2008) och Evenshaug & Hallen (2001) menar att Piaget utgår från tre huvudkomponenter som är adaption vilket innebär att samtidigt som barnet undersöker sin omvärld sker det en omställning i deras mentala strukturer där barnet bearbetar sina gamla föreställningar därför att de inte längre är hållbara.

Assimilation är en slags anpassningsprocess vilket innebär att barnet försöker att

förstå det nya som är okänt för barnet genom att använda sina tidigare kunskaper för att tolka det okända. Omgivningen skall anpassas efter barnet.

Ackommodation är motsatsen till assimilation där barnets kunskaper inte räcker till.

Då expanderar sig barnets kunskaper för att kunna ta in det nya okända – och då sker en inlärning. Barnet anpassar sig efter omgivningen.

Sjøberg (2010) anser att assimilation och ackommodation är motsatser till varandra samtidigt som de arbetar tillsammans och det individuella barnet strävar hela tiden efter att uppnå ett jämviktstillstånd mellan dessa två processer.

4.1.2 Interaktionens betydelse för lärprocessen

Vygotskijs teori grundar sig på ett sociokulturellt perspektiv där människornas språk ses som det primära för utveckling och att människorna lär sig i sociala situationer där de är aktiva deltagare och utvecklar sina kunskaper. Evenshaug & Hallen (2001) menar att Piaget och Vygotskij har olika uppfattningar kring barnets utveckling. Piaget och Vygotskij är båda överens om att små barn är nyfikna och aktiva äventyrare i sin omgivning och som de vill utforska samt lära sig mer om. Vygotskij fokuserade på

15

barnens upptäckter tillsammans med en annan människa som Vygotskij såg som en lärare som visar barnen hur de ska agera vid vissa handlingar. Evenshaug & Hallen (2001) menar att läroprocesserna som styr barnets fortsatta psykiska utveckling skapas genom undervisningen. Enligt Andersson (2008) kan ett exempel inom

naturvetenskapens karaktär vara att eleverna inte kan upptäcka begrepp och teorier på samma sätt som de kan göra med sakliga objekt, utan eleverna behöver andra människor som kan berätta, förklara för eleverna och stötta elevernas i deras begrepps – och

kunskapsutveckling. Detta samarbete kallade Vygotskij för den proximala

utvecklingszonen vilket innebär att det sker en intellektuell utveckling hos barnet med hjälp av vägledning och stöttning från en annan mer erfaren person. Vygotskij menar att i den proximala utvecklingszonen är det viktigt att koncentrera sig på de kognitiva processerna som sker och titta på barnets utvecklingsprocess då undervisningen är avgörande för barnet. Säljö (2005) påpekar att utvecklingszonerna ska ses som ett analysverktyg och att de olika zonerna inte finns i färdiga stadier som Piagets stadieteori utan utvecklingszonerna uppkommer i samband med vilka aktiviteter barnen deltar i.

Vygotskij menar att barnen kanske kan lösa delar av ett problem själva men för att lösa hela problemet behövs det stöttning. När man har klarat av uppgiften och utvecklat sin intellektuella nivå samt fysiska färdighet går eleven in i nya utvecklingszoner som är kopplade till mer avancerade problem. Detta fortsätter sedan genom hela människans liv när vi ställs inför nya sociokulturella färdigheter och kunskaper enligt Säljö (2005).

16

5. Tidigare forskning

Frögroning och fotosyntes är några av många begrepp inom de naturvetenskapliga begreppen som elever har svårigheter i att lära sig om och skapar sig ”egna”

uppfattningar om vad begreppet innebär enligt Andersson (2008). Även den tidigare forskning som har gjorts på området om elevers kunskaper och förståelse om abstrakta biologiska processer som frögroning och fotosyntes, visar att elever generellt har svårt att förstå fotosyntes och dess funktion. Det har gjorts nationella studier (Helldén 1994, Näs & Ottander 2008, Vikström, 2005) och internationella studier (Skribe Dimec & Strgar 2017 och Roth & Anderson 1987) för att undersöka elevernas kunskaper kring frögroning och fotosyntes.

Helldén (1994) menar att varje elevs föreställning är personlig och logisk ur elevens synvinkel. Eleverna tolkar begreppen utifrån de förutsättningar och kunskaper de tar med sig in i naturvetenskapens värld. Vidare menar Helldén (1994) även att språket som eleverna använder i vardagen är viktigt vid inlärning av nya naturvetenskapliga begrepp. Därför att det är elevernas vardagsspråk som de använder för att ”tolka” de

naturvetenskapliga begreppen som till exempel frögroning och fotosyntes. Andersson (2011) förklarar att eleverna är beroende av sitt språk och sina tidigare kunskaper eftersom det påverkar i vilken utsträckning elevernas tidigare kunskaper kan hjälpa eleverna att ta till sig nya kunskaper och utveckla sitt lärande. Sjøberg (2010) menar att utmaningen som alla lärare står inför är vilket slags genre av ”språk” läraren skall använda sig av för att kunna kommunicera och förklara naturvetenskapliga begrepp som eleverna har svårt med. Jag som lärare måste ur ett kritiskt perspektiv vara observant på hur jag själv väljer att använda mitt språk i min undervisning samt vilka metaforer som jag använder då, som Helldén (1994) menar, att elever kan tolka de naturvetenskapliga begreppen och metaforer olika beroende på vilka förkunskaper de har med sig in i klassrummet.

Andersson (2011) menar att för elever i 6 – 12 årsåldern är det fördelaktigt att låta eleverna vara som ”detektiver” eller ”forskare” och upptäcka sin omvärld genom att till exempel undersöka och studera växter i olika miljöer för att eleverna ska kunna lära sig naturvetenskapliga begrepp. Ur ett kritiskt perspektiv ser jag det som en god idé att låta eleverna vara ”forskare” samtidigt som jag ser vissa risker som till exempel om

17

uppgiftens mål och syfte är diffust för eleverna kan det göra det svårare för elever att ”utforska” ett ämne om arbetsramarna inte är tillräckligt tydliga. Vidare anser

Andersson (2011) att i skolan ska det finnas ett öppet klassrumsklimat där eleverna vågar ta för sig och uttrycka sina tankar samt ställa frågor i diskussioner och aktiviteter. För att vidare ge elever möjligheter att utveckla sina intressen samt ge talangfulla elever utmaningar så även de får visa sin kapacitet och få stimulans i klassrummet enligt Andersson (2011) vilket jag fullständigt håller med Andersson om att det är viktigt att eleverna blir utmanade utifrån sina nivåer samtidigt som det blir en större utmaning för läraren.

För att ge de elever som visar på ett större intresse kring fröets groningsprocess och fotosyntesen förtydligar Ekelund (2001) att fotosyntesen består av två skilda

delmoment. I första momentet som kallas för ljusreaktionen tar växten upp solljusets energi och gör om energin till kemisk energi. I mörkerreaktionen, som är det andra momentet, används den kemiska energin för att omvandla koldioxiden till kolhydrater. Vidare förklarar Ekelund att:

”Den energi som växten behöver till sina livsviktiga processer frigörs under andningen genom att en del av kolhydraterna bryts ned. Andning sker både i ljus och i mörker och sker i cellernas mitokondrier medan fotosyntesen äger rum i kloroplasterna.”(Ekelund

2001 s. 17).

De elever som deltog i min studie hade redan blivit introducerade till frögroning och fotosyntesen genom att de fick i en tidigare laboration med planteringar av gula ärtor i jorden studera fröets groningsprocess som i sin tur utsattes för olika miljöer såsom värme, kyla, mörker och ljus. I denna studie gjordes det en uppföljning av elevernas frågeställningar som de hade från föregående laboration där eleverna på nytt fick plantera nya gula ärtor men i andra miljöer än jord.

Näs & Ottander (2008) gjorde en studie i tre olika klasser i åldern 10-12 år och undersökte hur växten kunde användas som ett lärandeobjekt för att utveckla elevernas kunskaper om växten och fotosyntesen. Näs & Ottander (2008) liksom många andra forskare (Vikström 2005, Roth & Anderson 1987, Skribe Dimec & Strgar 2017 m.fl.) har i sina studier konstaterat att elever har en kunskapslucka om grundläggande kunskaper om ekologiska processer som till exempel frögroning och fotosyntes. Eleverna behöver få ett konkretiserande kring de abstrakta processerna frögroning och

18

fotosyntes. I Näs & Ottander (2008) studie presenterar de hur de deltagande eleverna utvecklade sina kunskaper om fotosyntes genom att arbeta experimentellt med växter i klassrummet. Näs & Ottander (2008) konstaterar att arbeta experimentellt med växter gjorde att den abstrakta processen om fotosyntes blev mer intressant och klargjord för eleverna i klassrummet. Det som jag ställer mig kritisk frågande till gällande Näs & Ottanders (2008) studie är vilken slags kunskapslucka som forskarna hittade i sin studie och hos vilka årskurser då jag uppfattar deras redovisning av resultatet som generell hos alla klasserna.

Vikström (2005) har i sin doktors-avhandling följt sex olika lärare och deras undervisning där fokus har varit att undervisa om till exempel fotosyntes på olika sätt och sedan har utvärdering gjorts på de olika undervisningssätten. För att senare kunna studera vilket eller vilka av de olika undervisningssätten som har varit mest gynnsamma för elevernas förståelse om fotosyntes. Vikström (2005) menar att det övergripande resultatet av studien visar att om elever får möjligheten att använda växter som

lärandeobjekt och får stöttning samt hjälp av kompententa lärare och undervisning, kan eleverna utveckla sin förståelse för de abstrakta biologiska processerna. Då jag själv har undervisat om frögroning och fotosyntes i några år på varierande sätt utifrån hur

klassernas förkunskaper har varit, blev jag inspirerad av Vikströms (2005) avhandling och valde i mitt examensarbete att undersöka på en djupare nivå hur praktiska

laborationer och observationer kan hjälpa elever att konkretisera abstrakta processer som exempelvis frögroning och fotosyntes.

Skribe Dimec & Strgar (2017) har gjort en undersökning där de undersökte hur elever i ålder 11 – 14 år och hos lärarstudenter i biologi uppfattade begreppet

fotosyntes. I studien deltog 427 slovenska elever ifrån grundskolan samt 207 slovenska studenter som var i åldern 20 – 23 år. Enligt Skribe Dimec & Strgar (2017) studie visar det sig att det finns elever i alla årskurser som har haft svårigheter att lära sig och ta till sig hur fotosyntesen går till i växterna, energiflödet i fotosyntesen samt var klorofyll finns i växterna. Andra exempel som Skribe Dimec & Strgar (2017) fann i sin studie var att elever tror att växterna får sin föda genom enbart rötterna och att

fotosyntesprocessen är endast till för att tillgodose människornas behov av syre. Efter att ha läst Skribe Dimec & Strgar (2017) artikel blev jag än mer intresserad av att undersöka om vilka kunskaper mina elever hade om frögroning samt fotosyntes och valde därför att göra enkätundersökningar före och efter laborationen för att sedan ha

19

kompletterande samtal med utvalda elever. Tyvärr redogör inte Skrive Dimec & Strgar (2017) hur undervisningen hade gått till om fotosyntesens processer trots att studien har pågått under en längre tidsperiod vilket hade varit intressant att veta och som jag hade kunnat dra nytta av i min egen studie för att inte göra samma misstag som de fann i deras studie.

Roth & Anderson (1987) har gjort en forskningsstudie i USA av naturvetenskaplig undervisning på mellanstadiet under 1985-1986. Middle School Science Project undersökte olika sätt att hjälpa mellanstadielärare att använda undervisningsstrategier som identifierades i tidigare studier av elever i 11 – 15 årsåldern som särskilt effektiva för att främja meningsfullt lärande.

20

6. Metod

6.1 Urval

Till mitt examensarbete har jag valt att studera mina egna elever då valet av klass och skola utgjordes utifrån ett bekvämlighetsurval som Bryman (2011) förklarar som en tillfällighet där personer, (i detta fall elever) som finns lätt åtkomliga för personen som skall genomföra en studie.

Totalt var det 30 elever i 10 – årsåldern, från en by i centrala Skåne, som deltog i denna studie. Alla eleverna går på samma skola som är en F – 6 skola med cirka 300 elever.

6.1.1 Bortfall

Vid genomförandet av studien var det 37 elever som hade lämnat in

samtyckesblanketten. När studien var avslutad var det sju elever som inte hade deltagit vid samtliga tillfällen och därför föll de bort från studien. Bryman (2011) menar att vid urval av respondenter finns det alltid en viss risk med att någon eller några inte vill delta i studien och då räknas även detta in som ett bortfall i studien.

6.1.2 Etiska ställningstaganden

Innan jag startade min studie informerade jag hela klassen om vad min studie skulle handla om, syftet med studien och arbetsprocessen. Utifrån Vetenskapsrådet (2002) informations- och samtyckeskrav informerade jag mina elever vilken roll de skulle ha i studien samt om experimentet som vi skulle göra. Eleverna blev även informerade om att deltagandet var helt frivilligt, att deras namn inte skulle nämnas i studien och om någon av eleverna skulle ändra sig under studiens gång hade de möjligheten att avsluta sitt deltagande i studien. Alla elever fick en samtyckesblankett (se bilaga 1) med sig hem samt att samtyckesblanketten skickades även ut till alla vårdnadshavarnas

21

fyllde i blanketten och sedan lämnades blanketten tillbaka till mig i skolan.

Vetenskapsrådet (2002) påpekar att alla vårdnadshavare och elever skall bli upplysta om syftet med undersökningen, enkäterna, experimenten och samtalen som vi skulle

genomföra i klassen samt anledningen till att samtalen spelades in.

Inför varje samtal tillfrågades respondenterna (eleverna) om deras samtycke till inspelning av samtalet och deltagandet i undersökningen.

Respondenterna hade även möjlighet att avbryta samtalet medan den pågick. Vetenskapsrådet (2002) förespråkar att alla respondenter skall informeras om deras uppgift i arbetet, att deltagandet är frivilligt utifrån informationskravet och att allt insamlat material kommer att anonymiseras och endast användas till forskningsmål enligt nyttjandekravet. Alla elever blev lovade anonymitet och avslutningsvis att de inspelade samtalen skulle raderas så snart som transkriberingen av innehållet var klart.

6.1.3 Samtyckesblankett

Inför min studie startade frågade jag rektorn på min valda skola om tillåtelse att få göra undersökningen i den valda klassen. Därefter använde jag en samtyckesblankett som Malmö universitet hade utformat. I denna blankett finns kort fakta ifrån Malmö

universitet om vad examensarbetet på lärarutbildningen innebär. I blanketten skrev jag en kort presentation om mig själv och beskrev vad mitt examensarbete skulle handla om, bakgrundsfakta till mitt valda område samt syftet med min valda undersökning. Jag beskrev även de experiment som skulle genomföras tillsammans med eleverna och vilken roll de skulle ha i examensarbetet. Information finns även med i blanketten om hur datainsamling skulle ske och att alla eleverna som deltar frivilligt med

vårdnadshavarnas godkännande skulle anonymiseras helt på grund av GDPR. The General Data Protection Regulation (https://www.datainspektionen.se/lagar--

regler/dataskyddsforordningen/) innebär att varje individs rättigheter, friheter och främst deras personuppgifter skall vara beskyddade.

22

6.2.1 Syftet med laborationen ”Gula ärtan experimenterar nya miljöer”

I min tidigare fallstudie om ärtans groningsprocess inkluderade jag eleverna i att

namnge laborationen. De valde namnet ”Gula ärtans överlevnad”. När vi nu skulle göra den uppföljande laborationen var syftet att eleverna skulle ta reda på om ärtor kan gro i andra miljöer än i jord och ull samt ljusets påverkan i den nya miljön. Eleverna fick ännu en gång vara med och namnge laborationen, varvid de gav den titeln ”Gula ärtan experimenterar nya miljöer”. Målet med det första experimentet var att konkretisera fröets groningsprocess för eleverna samt att visa för dem att fröer kan gro i varierande miljöer under förutsättningen att omständigheterna är optimala för fröet. Målet med det andra experimentet var att visa för eleverna att när fröet gror och blir en växt, kan visserligen växten fortsätta att växa i både ljus respektive i mörka förhållanden. Växten klarar sig dock en kortare period utan solljus sedan måste den få tillgång till solenergi för att kunna utföra fotosyntes annars dör växten. Enligt variationsteorin torde en sådan konkret jämförelse öka elevernas förståelse.

För att kunna besvara min frågeställning behövde jag kartlägga elevernas kunskaper om fröets groningsprocess och fotosyntes före laborationen samt vilken ny kunskap eleverna uppvisade efter.

6.2.2 Presentation för eleverna

När studien påbörjades repeterade jag studiens syfte för eleverna där jag relaterade till den tidigare laborationen ”Gula ärtans överlevnad” som hade gjorts i klassen vilken var relativt lik den nya laborationen ”Gula ärtan experimenterar nya miljöer” som eleverna sedan skulle att genomföra i min studie. Skillnaden mellan laborationerna är att i den senare laborationen utgick eleverna ifrån färdigskriven laborationsrapport och att precis som rubriken antyder planterades ärtorna i andra miljöer än i jord och ull för att öka variationen och jämförelsemöjligheterna.

Det visade sig att alla eleverna kom väl ihåg laborationen och blev väldigt ivriga om att få göra en ny. Från laborationen om ”Gula ärtans överlevnad” hade eleverna haft många funderingar om fotosyntes och fröets groningsprocess som jag visste om och för att

23

kunna möta elevernas frågeställningar samt för att ge eleverna möjligheterna att besvara sina frågeställningar samt utveckla sina kunskaper hade jag planerat denna laboration där eleverna skulle studera fröets groningsprocess och i ett senare skede studera fotosyntesen hos växterna om ljusförhållande hade någon påverkan på växterna.

6.3 Beskrivning av studie

6.3.1 Learning study – fallstudien

För att möta elevernas funderingar om fotosyntes och fröets groningsprocess planerade jag två experiment som studerades i en laboration. Eleverna undersökte vilka

omgivande miljöfaktorer fröet kunde vara utan och om fröerna kunde gro ändå samt hur ljusförhållandena påverkade växternas tillväxt. Vid fallstudien deltog 48 elever. Innan experimenten påbörjades skrev eleverna ner sina hypoteser om vad de trodde skulle hända med de olika planteringarna. Eleverna delades in i grupper om 3 – 4 st. i var grupp, och fick i uppgift att plantera 2 – 3 gula ärtor i alla plastglasen och jord förutom i ett, där eleverna hade ull istället. Eleverna skulle sedan undersöka i vilka av miljöerna som fröet kunde gro bäst i.

Försöket pågick under tre veckor. För varje vecka tittade eleverna på sina planteringar och kunde se en viss utveckling på många av planteringarna och

observationerna antecknades i deras NO- skrivhäften. Med dessa observationer med sig diskuterade vi i klassen varför eleverna fick de resultat som de kom fram till. En av eleverna ställde frågan ”Hur kunde fröet gro i ull där finns det ju inte någon näring?” En annan elev var väldigt förvånad och undrade ”Hur kunde fröet gro i mörker när det

behöver solljuset?”

Eleverna var väldigt intresserade och tyckte att det var spännande att observera sina odlingar. Även de elever som brukar ha svårt i skolan var väldigt engagerade i dessa experiment och antecknade flitigt vid observationerna samt tog väl hand om gruppens planteringar. Enligt Nybergs (2008) forskning har arbete med odling visat sig positivt för elever med svårigheter i skolan. Detta var något som var väldigt tydligt även för mig i min studie.

24

”Undervisning om växters och djurs förökning och livscykler som utgår från levande organismer kan beröra och engagera. Detta kan möjligen underlätta för eleverna att lära sig förstå sin livsmiljö utifrån ett naturvetenskapligt perspektiv.” (Nyberg, 2008 s.

26).

Eftersom majoriteten av eleverna trodde att fröna hade klarat av att växa i de olika miljöerna på grund av att de alla hade jord, (men de kunde inte förklara varför fröna i ull hade grott, eller i den miljön där det fanns jord men inget vatten), planerade jag ett nytt experiment för eleverna som ingår i denna studie. Jag använde det tidigare experimentet som en fallstudie för att undersöka om experimentet var genomförbart och bytte ut i nästa experiment all jord förutom i en av försöksmiljöerna. De nya miljöerna

diskuterade jag fram tillsammans med min handledare där det föreslogs med sågspån, vatten och hushållspapper för att visa för eleverna att fröer kan gro i många olika miljöer under optimala förhållanden. Bryman (2011) menar att en fallstudie ska genomföras när det finns möjlighet för att säkerställa att undersökningen går bra.

Justeringen som gjordes var att plantera fler ärtor i varje glas tillsammans med eleverna, för att säkerställa att ärtorna var gynnsamma till att gro och minimera risken för att någon av ärtorna inte var fruktsam längre vid planteringstillfället.

6.3.2 Enkätundersökning före och efter

Eleverna hade under tidigare experiment arbetat med frögroning och fotosyntes. Jag valde att låta eleverna besvara två enkäter med öppna frågor om fotosyntes och fröets groningsprocess för att skapa mig en uppfattning om elevernas kunskapsnivå samt för att jämföra elevernas kunskaper före och efter laborationen ”Gula ärtan experimenterar nya miljöer” för att se om det hade skett någon inlärning eller inte. Bryman (2011) menar att fördelen med öppna frågor är att respondenterna har möjligheten att tänka fritt och blir inte hänvisade i någon specifik riktning. Med denna metod kan forskaren undersöka respondenternas kunskapsnivå samt deras tolkning av aktuell fråga. Nackdelen med öppna frågor enligt Bryman (2011) är att för varje öppen fråga måste forskaren läsa alla respondenternas svar för att hitta teman som passar in i

kodningsmallen. Sedan måste alla svaren läsas igenom ytterligare en gång och kodas av vilket är en tidsödande process samt föreligger det en risk att svaren kodas annorlunda

25

och validiteten blir bristfällig. Eleverna besvarade en enkät före och en efter att

experimentet hade genomförts. Enkäterna är snarlika med en skillnad på två frågor som berörde elevernas resultat kring experimentet. Enkäterna delades ut till alla eleverna vid ett och samma tillfälle samt eleverna satt i två olika klassrum och besvarade enkäterna. Efterhand som eleverna blev klara lämnades de in till mig. Vid genomförandet av enkäterna fanns det några elever som har svårt med läsning. Jag läste upp frågorna för dessa elever för att vara säker på att frågorna inte blev omformulerade eller förtydligade av någon annan.

6.3.3 Kompletterande samtal

När enkäterna var genomförda hade flertalet elever gett likartade svar, men ett fåtal avvek markant antingen genom en mycket god processförståelse eller en

anmärkningsvärt bristfällig. Utifrån detta resultat valde jag ut några elever som svarat avvikande för att delta i ett kompletterande samtal kring vad de lärt sig. Jag hoppades att samtalen skulle ge ledtrådar till att identifiera varför jag lyckades nå fram särskilt väl till en del elever och till vad som brustit gentemot de elever som jag inte nått fram till. Enligt Andersson (2008) kan ett exempel inom naturvetenskapens karaktär vara att eleverna inte kan upptäcka begrepp och teorier på samma sätt som de kan göra med sakliga objekt, utan eleverna behöver andra människor som kan berätta, förklara för eleverna och stötta elevernas i deras begrepps- och kunskapsutveckling vilket även skulle kunna härledas till Vygotskijs proximala utvecklingszon. Det hade varit

intressant att se närmare på om det finns en korrelation för de eleverna som har svårt att förstå dessa processer i jämförelse med de abstrakta uträkningarna i matematiken som till exempelvis procenträkning som jag själv har sett i undervisningssekvenser under min VFU samt under mina undervisande år som matematiklärare.

6.3.4 Genomförande

Datainsamling gjordes via två enkätundersökningar, observationer av laborationen och avslutades med en kvalitativ intervju med nio elever. För att kunna besvara min

26

kartlägga elevernas kunskaper som gjordes genom att eleverna fick svara på en enkätundersökning som handlade om fröets groningsprocess och fotosyntes. Laborationens syfte var att eleverna skulle studera fröets groningsprocess och i ett senare skede studera fotosyntesen hos växterna om ljusförhållande hade någon påverkan på växterna. Nedan presenteras en sammanfattning om händelserna vid mina

sammankomster under studiens gång under tre veckor.

Tabell 2: Sammankomster under 3 veckor

Tabellen visar antalet tillfällen som har gjorts under studiens gång samt aktiviteten under de olika sammankomsterna.

Tillfällen Aktivitet under sammankomst

1 Eleverna besvarade enkätundersökning 1 och blev informerade om studien.

2 Studiens uppgift blev presenterad och eleverna blev tilldelade laborationsrapporten.

3 – 4 Eleverna observerade sina planteringar och dokumenterade sina observationer.

5 Eleverna jämförde sina resultat mellan grupperna och resultatet diskuterades.

6 Eleverna formulerade sina slutsatser själva och enkätundersökning 2 besvarades.

7 Utvalda elever blev intervjuade.

Vid det första tillfället svarade eleverna på enkätundersökning 1 (bilaga 2) som jag samlade in därför att jag skulle kartlägga vilken kunskaper eleverna erhöll innan laborationen ”Gula ärtan experimenterar nya miljöer” startade. Frågorna som eleverna besvarade var öppna frågor om fröets groningsprocess och fotosyntes. Vid det andra tillfället presenterades uppgiften mer djupgående och jag delade ut

laborationsrapporterna (bilaga 3). I laborationsrapporten fanns det ett färdigt formulerat syfte som var kopplat till examensarbetet och frågeställning som jag hade formulerat utifrån elevernas tidigare frågeställningar som kom fram under den föregående

laborationen ”Gula ärtans överlevnad”. I laborationsrapporterna skulle eleverna skriva ner sina hypoteser om de olika planteringarna samt att eleverna fick utdelat materialet till experimentet så att eleverna kunde plantera ärtorna i de olika ”miljöerna”. Alla eleverna delades in i grupper om 3 – 4 elever i var grupp. Materialet som eleverna blev tilldelade var följande: 8 plastglas, 32 gula ärtor, 4 hundbajspåsar, 4 gummiband, 2 dl sågspån, 2 dl jord, 4 ark hushållspapper och 4 dl vatten. I laborationshäftet kunde

27

eleverna följa instruktionerna för hur planteringen av experimentet skulle gå till. Exempelmening ur instruktionen är;

1.

”

3. Lägg i ett hopknycklat ark hushållspapper i varje glas ovanpå ärtorna. 4. Häll i 0,5 dl vatten i varje glas så att hushållspapperna blir fuktiga.”

Eleverna påbörjade experimentet direkt och samarbetade i grupperna. Efterhand som grupperna blev klara kontrollerade jag så att allting hade gått rätt till.

När alla ärtorna hade blivit planterade, fotograferade eleverna sina planteringar så att de skulle kunna följa fröernas groningsprocess och vidare studera fotosyntesen.

Bilderna laddades sedan upp på en gemensam digital plattform på Google classroom som alla eleverna har tillgång till, så att jag som forskare i denna studie även kunde följa elevernas arbetsprocess och resultat. Därefter placerade de glasen med hundbajspåse över sig i ett mörkt skåp i klassrummet där även en skylt sattes upp om att experiment pågår och experimentets start- och slutdatum. De andra glasen som skulle stå ljust placerades i klassrummets fönster. Anledningen till att jag valde att göra färdiga häften till eleverna var att jag samlade in häftena efter varje tillfälle. Jag ville även ha kontroll över materialet och kunna analysera vad eleverna hade svarat efter varje

observationstillfälle. Om det var någon elev som var frånvarande vid de olika tillfällena gjordes det noteringar om detta också.

Vid det tredje tillfället observerade eleverna sina planteringar och därefter skrev eleverna om vad de kunde se i de olika planteringarna i laborationsrapporten under observationstillfälle 1, i de glasen som hade stått i ljus respektive i de som hade stått i mörker. Planteringarna som hade stått i ljus fotograferade eleverna. De glas som hade stått i mörker flyttades över till en låda och utsattes inte för något ljus under flytten. Jag visade eleverna (gruppvis) i ett mörkt rum där eleverna fick observera sina planteringar genom att jag lyste med ficklampan som hade ett mörkrött papper framför för att inte utsätta planteringarna för ljus som kunde starta fotosyntesen enligt Taiz & Zeiger (2002). Vid fjärde tillfället observerade eleverna sina planteringar igen, och

planteringarna förflyttades i lådan till ett mörkt rum så att eleverna kunde få se sina planteringar och följa fröernas utveckling, då de nu hade blivit växter. Återigen skrev eleverna ner sina nya observationer i laborationshäftet under observationstillfälle 2 och

28

bilder togs. Vid det femte tillfället jämförde vi resultaten mellan grupperna och diskuterade resultaten som de hade kommit fram till. Vid det sjätte tillfället hjälptes eleverna åt i helklass att formulera en slutsats till experimentet. Jag antecknade de olika svarsalternativen på tavlan och sa till eleverna att det var exempel på formuleringar till slutsatsen där var och en själv fick välja vilket alternativ de ville skriva alternativt att de kunde skriva en egen formulering. Vid detta tillfälle besvarade även eleverna den sista enkäten (bilaga 4) som jag sedan samlade in för analys.

Vid analysen av de båda enkäterna samt elevernas arbetsprocess i

laborationsrapporten valde jag ut nio elever utifrån kriterierna att 1) jag hade ett

godkännande från elevernas vårdnadshavare, 2) eleven hade besvarat båda enkäterna, 3) att eleverna hade varit med under alla sex tillfällen under experimentets gång.

Vid det sjunde tillfället förde jag ett kompletterande samtal med eleverna utifrån en intervjuguide (bilaga 5) som jag hade konstruerat med följdfrågor till

enkätundersökningarna som eleverna hade besvarat. Exempel på frågor som ställdes under samtalen var ”Enligt resultaten blev de växterna som stod i ljus gröna och de andra som stod i mörker vita. Varför blev det så tror du?” Anledningen till denna fråga var att jag ville undersöka om eleverna hade utvecklat någon ny kunskap om fotosyntes utifrån laborationen. Ett annat exempel på intervjufråga var: ” Vem skulle klara sig längst i glaskuporna? Växten eller fjärilen och varför tror du?” Till denna fråga visade jag eleverna två olika bilder (bilaga 7) på två olika glaskupor med en växt i den ena och fjärilar i den andra glaskupan för att hjälpa eleverna att förstå frågan. Till denna fråga ville jag studera hur eleverna resonerade och besvarade frågan utifrån kontrasterna mellan bilderna samt undersöka elevernas jämförelseresonemang och utifrån deras förklaringar tolka vilka kunskaper de hade införskaffat sig och varför.

Eleverna som jag hade valt ut för kompletterande samtal intervjuades enskilt där varje samtal tog cirka 10 min. Vid samtalen utgick jag ifrån min intervjuguide (bilaga 5) och ställde grundfrågorna i samma ordning. Till fråga 1 och fråga 5 i intervjuguiden (se bilaga 5) använde jag bilder som hjälpmedel (se bilaga 6 – 7) för att kunna analysera hur eleverna resonerade kring bilderna. Jag använde mig av samtalsformen för att eleverna skulle ges frihet att utveckla sina svar och för att jag skulle ha möjlighet att utifrån dessa ställa följdfrågor. Vid analys av det insamlade materialet utifrån dessa samtal letade jag efter ledtrådar till vilka delar som underlättat alternativt försvårat inlärningen.

29

6.4 Metoddiskussion

6.4.1 Val av elever

Det går naturligtvis inte att bortse från att mitt urval kan ha påverkat resultatet. Dels kan min nära relation till eleverna ha påverkat min tolkning av deras svar. Det kan också finnas en risk att elevernas svar färgats av mina förväntningar på eleverna. För att få ett säkrare resultat hade det varit bättre att studera undervisningen i en annan klass från ett utifrånperspektiv. Detta var dock praktiskt svårt att genomföra då min studie pågick under en längre tid.

6.4.2 Bekvämlighetsurval

”Ett så kallat bekvämlighetsurval består som namnet antyder av sådana personer som för tillfället råkar finnas tillgängliga för forskaren.” (Bryman 2011, s.194).

I mitt fall har jag valt att genomföra min studie i årskurs 4 där jag utgick utifrån ett bekvämlighetsurval. Bryman (2011) och Alvehus (2013) menar att det finns både för – och nackdelar med att använda sig av bekvämlighetsurval. Fördelen med

bekvämlighetsurval är att respondenterna finns i närheten och forskaren kan få ett högt deltagande på enkäter som delas ut till respondenterna. Samtidigt finns risken med att använda bekvämlighetsurval i en studie är att respondenterna avspeglar endast en viss grupp och blir därför inte representativa för helheten enligt Bryman (2011) och Alvehus (2013).

6.5 Reliabilitet och validitet

Med begreppet reliabilitet som även benämns som tillförlitlighet enligt Brinkkjær & Høyen (2011), menas det huruvida ett eller flera forskningsresultat är upprepningsbara. Det vill säga om en mätning är pålitlig. I denna studie undersökte jag hur praktiskt laborationssätt kunde öka elevernas förståelse kring fröets groningsprocess och fotosyntes. Att repetera undersökningen med samma elever kan vara svårt då eleverna

30

(förhoppningsvis) har lärt sig något utifrån studien. Att genomföra undersökningen i en annan skola med elever i samma ålder för att sedan jämföra resultaten är dock fullt möjligt, även om detta sannolikt ger något olika resultat – vilket i och för sig hade varit intressant att genomföra och jämföra om tiden tillåtit, för att öka reliabiliteten. Alla eleverna som deltog i studien fick besvara två snarlika enkäter. Enkät 1 gjordes innan laborationen startade och enkät 2 gjordes efter att laborationen var klar. När de olika enkäterna genomfördes hade alla eleverna nästan samma kriterier i klassrummet. Det som skilde sig var att några elever fick frågorna upplästa för sig sittande utanför klassrummet i ett grupprum på grund av olika anledningar som jag väljer att inte gå in närmre på med tanke på GDPR. När eleverna var klara med enkäterna samlade jag in dem, för att vara säker på att ingen enkät hade missats. För att en undersökning ska kunna ha hög reliabilitet, ska samma resultat erhållas vid upprepade tillfällen oavsett om det är samma eller olika forskare som utför undersökningen. I examensarbetet kan generaliserbarheten bli svår på grund av för få respondenter då resultatet grundar sig på enkäter ifrån en klass och endast nio elever intervjuades. Alvehus (2013) anser att upprepningsbarheten kan bli annorlunda på grund av att;

”Det är svårt att tänka sig att två intervjuare kommer att få exakt samma svar om de intervjuar samma person, eller att samma person levererar exakt samma utsagor i två intervjuer som ju kommer att ske vid olika tillfällen.” (Alvehus 2013 s.123).

Undersökningen går att upprepa men troligen skulle inte den nya undersökningen ge exakt samma svar ifrån respondenterna. Reliabilitetens nivå i detta arbete skulle alltså kunna diskuteras utifrån Alvehus (2013) kriterier. Medan Bryman (2011) menar att;

”En ståndpunkt går ut på att man assimilerar reliabilitet och validitet i den kvalitativa forskningen utan att i grunden ändra begreppens betydelse men däremot lägga mindre vikt vid frågor som rör mätning.” (Bryman 2011 s.351).

Bryman (2011) förklarar att begreppet validitet kontrollerar så det finns ett

sammanhang i en undersökning samt om undersökningens slutsats relevant i förhållande till undersökningens syfte och frågeställning. För att öka validiteten i examensarbetet har jag utgått från tidigare forskning och tittat på tidigare frågeställningar, men även från min egen frågeställning när intervjufrågor har formulerats. Några frågor har återanvänts för att de frågorna vet jag har fungerat i tidigare forskningssammanhang. Vid analysen av det empiriska material och resultaten har det ställts i relation till tidigare forskning.

31

7. Resultat, analys och teoretisk tolkning

I resultatavsnittet kommer jag att i huvudsak presentera min frågeställning utifrån de resultat som jag har fått fram i enkäterna. Jag kommer även att använda elevernas observationer utifrån experimenten samt elevsvar ifrån intervjuerna som underlag. Mitt syfte i denna studie är ”att undersöka hur praktiska laborationer kan hjälpa elever att

konkretisera abstrakta processer som exempelvis frögroning och fotosyntes.” Min

frågeställning är: ”Hur förändrar ett laborativt arbetssätt elevernas kunskaper och

förståelse för frögroningsprocessen och fotosyntesen?” För att kunna besvara min

frågeställning och mitt syfte har jag valt att se närmare på några enkätfrågor och intervjufrågor som utifrån variationsteorin hjälper mig att besvara och analysera den empirin som har införskaffats. I detta arbete såg jag det som särskilt intressant att analysera de avvikande elevsvaren. De andra frågorna var också adekvata till min undersökning men visade inte på särskilt stora variationer i elevsvaren och av den anledningen kommer jag inte att beröra dessa närmare. Det hade varit intressant att utförligt analysera samtliga frågor men på grund av tidsramen för examensarbetet var jag tvungen att fokusera på det perspektiv som gav mig bäst underlag att uppnå mitt syfte och besvara min frågeställning.

7.1 Hur förändrade ett laborativt arbetssätt elevernas

kunskaper och förståelse för frögroningsprocessen och

fotosyntesen?

7.1.1 Enkät

För att kunna göra en adekvat analys av mina enkätsvar behövde jag kategorisera dem för att kunna jämföra och se mönster. Jag studerade varje elevs enkäter och kunde då skönja några huvudkategorier med likartade svar. Därefter sorterade jag in elevsvaren i lämplig kategori.

32

När jag läste elevsvaren till frågan: ”Kan du beskriva hur det går till när ett frö gror

och växer upp till en blomma med stjälk och blad?” kategoriserade jag in elevsvaren i

sex olika kategorier:

Kategori 1: Eleverna kan inte beskriva fröets groningsprocess eller har glömt.

Kategori 2: Eleverna påbörjar en förklaring men kan inte slutföra förklaringen. Kategori 3: Eleverna nämner frö, jord, sol och vatten.

Kategori 4: Eleverna ger en vag beskrivning av groningsprocessen men börjar ovanför

marken.

Kategori 5: Eleverna ger en tydlig och detaljerad beskrivning där fotosyntes och/eller

pollinering nämns.

Kategori 6: Övrig. Elevsvaren passar inte in i ovanstående men nämner till exempel

rötter.

Tabell 3. Fröets groningsprocess.

Resultat till enkätfråga ”Kan du beskriva hur det går till när ett frö gror och växer upp till en blomma

med stjälk och blad?”

Kategori 1 Kategori 2 Kategori 3 Kategori 4 Kategori 5 Kategori 6 Före 46,7 % (14 st.) 13,3 % (4 st.) 30 % (9 st.) 3 % (1 st.) 6,7 % (2 st.) 0 % (0 st.) Efter 40 % (12 st.) 10 % (3 st.) 23,3 % (7 st.) 3 % (1 st.) 13.3 % (4 st.) 10 % (3 st.)

Om fröets groningsprocess är det överlag ett positivt resultat som jag har fått i studien eftersom majoriteten av eleverna visar på en kunskapsutveckling efter att laborationen hade genomförts. Från den första kategorin har fyra elever visat på tendens på

kunskapsutveckling eftersom dessa elever inte kunde förklara fröets groningsprocess innan laborationen och i den femte kategorin har två elever utvecklat sina kunskaper efter laborationen. Detta visar på att använda praktiska laborationssätt för elever i klassrummet kan gynna elevernas lärande. Dock så finns fortfarande tolv elever som har svårigheter att förklara fröets groningsprocess. De tre elever som har hamnat i den sista kategorin ställer jag mig själv frågande till om det skulle kunna vara någon av de elever som har gjort försök till att gå ifrån första kategorin och förklara fröets groningsprocess men som inte lyckas men är på god väg och därför har hamnat i kategori 6?

33

När jag studerade elevsvaren till frågan ”Kan du beskriva hur fotosyntesen går till?” har jag funnit sex olika kategorier.

Kategori 1: Eleverna har glömt eller kan inte beskriva fotosyntes. Kategori 2: Eleverna gör beskrivningar till näringskedjan.

Kategori 3: Eleverna beskriver ett gasutbyte mellan växter, människor och djur. Kategori 4: Eleverna nämner någon del eller delar av fotosyntesens kemiska reaktion. Kategori 5: Eleverna nämner hela kemiska reaktionen men ger ingen beskrivning. Kategori 6: Eleverna ger en mer ingående beskrivning av fotosyntes och tar med andra

vetenskapliga begrepp.

Tabell 4. Beskrivning av fotosyntes.

Resultat av enkätfråga ”Kan du beskriva hur fotosyntesen går till?”

Kategori 1 Kategori 2 Kategori 3 Kategori 4 Kategori 5 Kategori 6

Före 50 % (15 st.) 10 % (3 st.) 6.7 % (2 st.) 20 % (6 st.) 0 % (0 st.) 13.3 % (4 st.) Efter 36,7 % (11 st.) 6,7 % (2 st.) 20 % (6 st.) 23,3 % (7 st.) 3 % (1 st.) 10 % (3 st.)

I resultatet ser jag att det är elva elever som efter undervisning och praktisk laboration fortfarande uppvisar svårigheter att förstå hur fotosyntesen går till. I experimentet om fotosyntesen utgick jag ifrån variationsteorin där jag använde elevernas lärandeobjekt (planteringarna som hade blivit till växter) och gjorde jämförelser mellan de växter som hade stått i ljus respektive i mörker. Elevernas reaktioner på växternas skillnader var av något en komisk karaktär eftersom en av eleverna reagerade med att säga ”Den vita

växten ser ju ut som en spökblomma, är den sjuk?” För att besvara elevens spontana

fråga fördes det diskussioner i klassen mellan eleverna kring varför den ena växten hade blivit vit och den andra växten var grön. Eleverna hade många olika förslag men en av eleverna förklarade för hela klassen; ”… för att utföra fotosyntes så får växten solljus så

får den ju klorofyllet i bladen och i stjälken som gör asså blomman grön eh grön växten. I det så den andra växten blev ju vita så för att dem hade ingen klorofyll som vissa asså de det är det som ger färgen.” (Elevsvar). I samband med detta ritades även

fotosyntesens process upp på tavlan där jag utvecklade elevens förklaring för resten av eleverna och efterhand hjälpte fler elever till att förklara fotosyntesens process för

34

varandra om vad eleverna trodde skedde i växterna. Detta var för att jag ville observera hur eleverna förklarade fotosyntesen och vilka begrepp de hade lärt sig att använda i sina resonemang.

7.1.2 Samtalsfrågor

Av totalt nio elever som deltog i kompletterande samtal har fyra elever visat störst avvikelser i enkätfrågorna. De fyra eleverna kommer jag att benämna som Elev 1, Elev 2, Elev 3 och Elev 4 för att kunna förtydliga för läsaren och lättare kunna hänvisa till vilken elev jag refererar till i mina resonemang. De andra fem eleverna har visat på mindre avvikelser, och av den anledningen kommer jag inte att beröra dessa elevsvar närmare. Det hade varit intressant att utförligt analysera samtliga elevsvar för att kunna studera vilka kunskaper mina elever uppvisar i studien men på grund av tidsramen för examensarbetet var jag tvungen att fokusera på det perspektiv som gav mig bäst underlag att uppnå mitt syfte och besvara min frågeställning.

I mitt samtal med Elev 1 som jag har valt att presentera besvarar frågan: ”Vad

behövs för att fotosyntesen ska kunna ske?”, visar eleven på en grundläggande

kunskapsnivå men har inte förstått att växtens produktion av syre inte är för oss människor och djur, utan syret är en restprodukt för växterna.

Elev 1: Näring och vatten och koldioxid och solljus.

I: Näring, vatten, koldioxid och solljus. Okej. Vad är det som händer sen? När dem har fått det vill säga det här som här på blomman. Den får näring, den får vatten, koldioxid och solljus och vad händer med den sen då?

Elev 1: Mm att den tar ju in koldioxider och sen eller så typ andas den ut till djur.

Elev 1 gör ett försök med att förklara fotosyntesprocessen och upprepar det som eleven har hört i diskussionerna i klassrummet. När jag ber Elev 1 att förklara vad som händer efter att växten har fått näring, vatten, koldioxid och solljus kan eleven inte ge någon vidare förklaring mer än att växten tar upp koldioxider och andas ut syre till djur och oss människor. Elev 1 uppvisar en bristande kunskap kring fotosyntesprocessen och därför kan det tolkas som att praktisk laborationssätt har gjort att eleven är på god väg att utveckla kunskaper om fotosyntesen men att eleven behöver ytterligare stöttning och vägledning för att kunna assimilera nya kunskaper om fotosyntesen.

35

Elev 2: Speciellt behöver den koldioxid, och vatten, men också solljus för att kunna utföra sin fotosyntes. I: Mm.

Elev 2: Och den tar den ju upp genom bladen, tar ju upp koldioxid genom små hål under bladet och solljus från ovan från och sen så tar den upp vatten ifrån marken.

Elev 2 uppvisar kunskaper och förklarar mer ingående hur fotosyntesen går till samt visar i sina resonemang att eleven kan hantera och använda de naturvetenskapliga begreppen i sina förklaringar. För Elev 2 har praktiskt laborationssätt visat sig vara en fördel för eleven då Elev 2 uppvisar en kunskapsutveckling i sina enkätsvar som sedan förtydligas ytterligare i samtal med eleven. I jämförelse med Elev 1 som intervjuades kan Elev 2 även förklara och utveckla sina resonemang där Elev 2 beskriver hur koldioxid är kopplat till fotosyntesen och vart i växten som det sker ett utbyte av koldioxid och syret. Sett utifrån Piaget har Elev 2 getts möjligheten att utforska och testa sina egna teorier i laborationen samt deltagit i diskussioner i klassen vilket har gjort att Elev 2 har varit delaktig i konstruerandet av sitt lärande och har därmed kunnat ackommodera sina kunskaper och därmed har det skett en ny inlärning eftersom Elev 2s tidigare kunskaper inte har varit tillräckliga.

Nästa samtal som jag har haft tillsammans med elev 3 som jag har valt att presentera besvarar frågan: ”Kan du beskriva hur det går till när ett frö gror och växer upp till en

blomma med stjälk och blad?”

I: Bra. Sen så undrar jag om du kan berätta vad som händer på dem olika bilderna? Elev 3: Ehm…

I: Så börjar du här och sen så… Vad som händer på vägen. Elev 3: (Skrattar till) Den eh … såhära växer (skrattar).

I: Vilken är det som växer? Berätta från första bilden här. Vad händer här på den första?

Elev 3: Den ehm… Den får ju liksom solljuset, vattnet och så det sen så växer den lite och sen så blir den större och större och större.

I: Och så större, större, större hela vägen? Elev 3: Ja.

Utifrån Elev 3 intervjusvar får jag en bekräftelse på att denna elev inte har lärt sig fröets groningsprocess och därför har praktiskt laborationssätt inte varit det optimala

inlärningssättet för denna elev. I mitt fall är det extra viktigt att jag tar mig till dessa resultat som har framkommit och försöker att hitta en annan undervisningsstrategi som kan hjälpa Elev 3 samt elevens klasskamrater som visade på bristande kunskaper om fröets groningsprocess. Det är även viktigt att jag som lärare inte ”släpper” dessa elever