Praktiska inslag under kemilektioner. Vilken betydelse har det för inlärning?

Examensarbete i fördjupningsämnet kemi

Praktiska inslag under kemilektioner.

Vilken betydelse har det för inlärning?

Active learning with physical tools in chemistry lessons. How does

it impact learning?

Olof Cerne

Ämneslärarexamen för gymnasiet i kemi Slutseminarium 2016-02-26

Examinator: Helén Hasslöf Handledare: Birgitta Nordén LÄRANDE OCH SAMHÄLLE

2

Förord

Lär vi oss effektivare om vi använder fler sinnen och om vi kombinerar läsning och samtal med praktiska övningar? Det tycker nog de flesta av oss låter rimligt men det är svårare att veta säkert hur det förhåller sig och på vilket sätt inlärningen i så fall stöds. Mer kunskap om hur våra olika sinnen samverkar kan hjälpa undervisningen att bli bättre. Detta examensarbete har samlat en del av den kunskap och erfarenhet som finns om hur praktiska inslag på lektioner inverkar på inlärningen.

Jag vill tacka min handledare Birgitta Nordén för stöd under arbetets gång. Jag vill också tacka de lärare och elever som hjälp mig med elevstudien.

”Det jag hör glömmer jag, det jag ser kommer jag ihåg, det jag gör förstår jag” Konfucius

3

Sammanfattning

Elevers intresse för naturvetenskap är lågt (DeWitt, Archer, Willis & Wong, 2013; The Gallup Organisation, 2008). Detta tros delvis bero på att abstrakta begrepp känns svåra, men olika gestaltning av svåra begrepp kan underlätta förståelsen (Ekborg, 1997). Syftet med denna studie är att undersöka hur praktiska inslag påverkar inlärningen under kemilektioner och om det ökar intresset för kemi. Litteraturstudier gjordes, dels av kognitionspsykologiska perspektiv av inlärning, dels av forskning och erfarenheter av praktiska inslag i undervisning. Vidare gjordes ett elevtest med elever (n=49) som gick andra året på naturvetenskaplig linje. Eleverna fick lösa övningsuppgifter i kemiområdet isomeri. De fick testa att arbeta med eller utan fysiska molekylmodeller. Därefter fick eleverna svara på en enkät.

Litteraturstudien fann att både kognitionspsykologiska teorier om inlärning och resultat av studier av elevgrupper ger stöd för att praktiska inslag gynnar inlärning. Resultatet av elevstudien visade att majoriteten av eleverna ansåg att det är bäst att jobba med modeller eller en kombination av modeller och att skriva och rita.

3-D-modeller är en bra hjälp för delar av kemiundervisningen. Praktiska inslag ger bättre förståelse för mer avancerade begrepp samt gynnar samarbete och intresset för ämnet (Hageman, 2010; Roberts, Hagedorn, Dillenburg, Patrick, & Herman, 2015). Praktiska inslag kan också gynna inkludering av funktionshindrade (Nilsson, 2014). Nackdelar med praktiska inslag är att de kan ta mycket tid, att lärmiljön kan bli orolig och högljudd och att material, verktyg och praktisk problemlösning kan ta fokus från kunskapsinnehållet i aktiviteten (Dicks, 2013). Om de praktiska inslagen innebär att för mycket ny information presenteras på en gång finns risk att korttidsminnet blir överbelastat (Rosenshine, 2012).

Med hjälp av kunskaper i kognitionspsykologi och genom att ta del av erfarenheter och resultat från elevstudier kan man som lärare utveckla undervisningen ur ett ämnesdidaktiskt perspektiv där praktiska inslag i olika klassrumssituationer gynnar elevernas inlärning och intresse för kemi.

4

Innehållsförteckning

Förord ... 2

Inledning ... 5

Intresset för naturvetenskap ... 5

Varför valde jag detta område? ... 5

Examensarbetets omfattning ... 6

Syfte och frågeställningar ... 7

Teorier, forskning och erfarenheter ... 8

Inlärning, minne och kunskap. ... 8

Fenomenografi och variationsteorin ... 11

Lärstilar ... 12

Lärarens och skolans förhållningsätt till teorier ... 12

Erfarenheter av praktiska inslag i kemiundervisning ... 13

Elevstudie ... 15 Metod ... 15 Urval ... 15 Etik ... 16 Genomförande ... 16 Resultat ... 18 Resultat av enkäten ... 18

Intryck av mina observationer ... 21

Diskussion ... 22

Litteraturstudien ... 22

Elevstudien ... 24

Sammanfattning och slutsatser ... 25

Referenser ... 27

5

Inledning

Intresset för naturvetenskap

Intresset för naturvetenskap hos unga är lågt och detta anses allmänt vara ett problem (DeWitt, Jonathan, Archer, Dillon, Willis, & Wong, 2013). I en studie beställd av EU-kommissionen, ”Young People and Science” tillfrågades 25 000 ungdomar, 15-25 år, om vad de tycker om naturvetenskap. 73 procent av de svenska ungdomarna sa att de inte ville arbeta inom naturvetenskap (The Gallup Organisation, 2008). En förklaring till ointresset kan vara bristande kunskaper och att ämnena känns för teoretiska (Ekstig, 2002). Inom fysik och kemi måste man tänka abstrakt och göra sig föreställningar om sådant som inte går att se med ögat, t ex atomer och molekyler (Andersson, 1989). Ett sätt att öka intresset och därmed förståelsen för olika begrepp kan vara att de gestaltas på olika sätt utöver läroböckerna (Ekborg, 1997). Det kan göras med hjälp av spel, molekylmodeller och på en mängd ytterligare sätt.

Varför valde jag detta område?

Under min praktik blev jag intresserad av betydelsen av praktiska inslag under kemilektioner på gymnasiet. Vid några lektioner har eleverna fått göra något med händerna. Syftet från min sida har varit olika vid olika tillfällen. Vid ett tillfälle fick eleverna bygga en pappersmodell av ett protein. Mitt syfte var att de skulle få en känsla för hur peptidkedjan binds ihop till en tertiär struktur. Jag ville också att arbetet skulle vara roligt, att de aktivt skulle skapa sin kunskap medan de byggde och att de skulle fascineras av biokemins värld. Vid ett annat tillfälle så fick eleverna göra en frågesport och bygga med tändstickor. Syftet var att tävlingsmomentet skulle vara lustfyllt och vara en drivkraft för att lära sig samt att byggandet skulle vara stimulerande för kreativiteten.

Jag har diskuterat frågan med en handfull lärare och utbildare och alla tror att inslag av praktiska moment i undervisningen främjar inlärningen men ingen vet säkert om det förhåller sig så eller i så fall varför. Användningen av praktiska inslag på lektioner är inget nytt men det görs troligtvis ofta utan förståelse för betydelsen för inlärning. Inte heller under utbildningen har denna fråga behandlats. När jag har tänkt mer på frågan så slår det mig att man som lärare nog bör förstå hur hjärnan och inlärningsprocesserna fungerar. Gärdenfors menar att lärare kan förbättra undervisningen med hjälp av en

6

större medvetenhet och förståelse av kognitiv utveckling, minne, förståelse och hjärnans mekanismer (Gärdenfors, 2012, s. 23).

Examensarbetets omfattning

Examensarbetet omfattar en litteraturstudie och en elevstudie på en skola.

I litteraturstudien gör jag en genomgång av teorier, forskning och erfarenheter både på det kognitionspsykologiska perspektivet på inlärning och på det pedagogiska perspektivet på området praktiska inslag i undervisning. Litteraturstudien omfattar vetenskapliga artiklar, läroböcker, artiklar och hemsidor. De vetenskapliga artiklarna har jag tagit fram genom att söka på MAHs biblioteks resurser SUMMON och ERIC. Jag har sökt med olika kombinationer av ord, bl a ”practical, educational technology, models, active learning, learning games, learning devices, learning studies”. Nyckelord i artiklar som jag hittade i början har hjälpt mig vidare i sökarbetet. Studien gör inte anspråk på att täcka in alla aspekter eller alla viktiga kunskapsvinningar på området. Ambitionen har varit att hitta de viktigaste mönstren och visa några viktiga resultat från enskilda forskningsprojekt. Sökningarna har gett ett mycket stort antal artiklar med varierande relevans. Min strategi var att snabbläsa rubriker och abstracts för att avgöra om artiklarna var användbara eller ej.

En utmaning i arbetet har varit den stora mängd teorier och idéer kring undervisning och lärande som man stöter på. Allt håller inte bra vetenskaplig nivå. Något som först har verkat vara viktigt för mitt arbete har vid ytterligare sökningar avfärdats av andra som ovetenskapligt. I något fall har jag undrat om texten varit äkta eller en variant på den så kallade Sokalaffären (Sokal, 1996) där fysikern Alan Sokal fick en bluffartikel med nonsens publicerad i den postmoderna sociala tidskriften Social Texts.

I elevstudien gjordes övningar där gymnasieelever fick lösa uppgifter med och utan hjälp av molekylmodeller. Syftet var att undersöka vad eleverna tyckte och om det fanns skillnader i inlärning. Två gymnasieklasser fick göra övningen och fylla i en enkät om vad de tyckte. Jag gjorde också observationer av hur eleverna jobbade.

7

Syfte och frågeställningar

Syftet med examensarbetet har varit att analysera betydelsen av praktiska moment för inlärningen under kemilektioner. Min hypotes var att praktiska inslag gynnar inlärningen jämfört med om lektionen endast innehåller tal, skrift och bilder. Med praktiska inslag menas användande av molekylmodeller och liknande där eleverna använder händerna. Jag vill ta reda på om min hypotes stämmer och vilka förklaringar som finns.

Frågorna och förklaringarna kan delas upp i flera avsnitt:  Vad är inlärning och minne?

 Vad är känt om hur inlärning påverkas av att olika sinnen används?

 Vilka teorier och erfarenheter finns kring praktiska inslag i undervisning? Vilka för- och nackdelar kan finnas med praktiska inslag?

 Vad tycker gymnasieelever själva om praktiska inslag i kemiundervisningen? Även om frågeställningen är formulerad specifikt för kemiundervisning så kan frågorna, med viss generalisering, vara av intresse för annan undervisning.

Frågeställningen avser kemilektioner i ett klassrum och omfattar inte utomhuspedagogik, fältarbete eller laborationer. Däremot kan en del av de teorier och erfarenheter som refereras i denna studie baseras på annat än klassrumsundervisning.

8

Teorier, forskning och erfarenheter

Inlärning, minne och kunskap.

Som lärare är det bra att veta något om hur inlärning fungerar. Kunskap om detta är en hjälp för utformning av undervisning och material för lektioner. Vetenskapsområdena neurofysiologi och kognitionspsykologi handlar om hur inlärning fungerar. När en retning, stimulering sker i våra sinnesorgan (ögon, öron, hud etc.) skickas nervsignaler till hjärnan. Dessa nervsignaler kallas sensationer eller förnimmelser (Egidius, 2016) . Informationsmängden från sinnena är enorm. Att t ex se några ord innebär att 100-tals miljoner förnimmelser skickas till hjärnan på kort tid. Sinnesorganen väljer inte ut något utan skickar så mycket information som de kan. Nervsignalerna skulle orsaka kaos om inte hjärnan på något sätt valde ut och processade informationen. Förnimmelserna processas och tolkas och detta kallas för perception. Perceptionen innebär att signalerna blir till sensorisk information som registreras i primära sensoriska centra i hjärnbarken (Passer, 2015, s. 150).

Registrering av informationen sker genom att det bildas förbindelser i synapserna mellan celler i hjärnans associationscentra. Associationscentrat upptar 75 % av stora hjärnans hjärnbark (cerebral cortex) och är involverat i många viktiga mentala funktioner som perception, minne, språk och tänkande. Hos djuren ökar storleken på associationscentrat från mer primitiva djur upp till människan. (Passer, 2015, s. 112). Vid bearbetningen av den sensoriska informationen jämförs den med information från andra sinnen och minnen. Olika människor kan uppleva samma sensoriska information på helt olika sätt eftersom perception är en aktiv kreativ process där sinnesorganens rådata organiseras och ges mening med hjälp av erfarenheter och minnen (Passer, 2015, s. 150). Terpentindoft kan få en person att tänka på sin träbåt och en annan att tänka på julgranar.

Två olika typer av processer bearbetar informationen till percerption; nerifrån-upp-processer (bottom-up processing) och uppifrån-ner-nerifrån-upp-processer (top-down processing). I nerifrån-upp-processer kombineras information till enheter. I det visuella systemet sker en nerifrån-upp-process när man läser. Av signalerna sätts det ihop bilder som blir en perception av bokstäver och ord. Uppifrån-ner-processen översätter informationen med

9

hjälp av existerande kunskap, sammanhang och förväntningar. Uppifrån-ner-processen gör så att bokstäver och ord bildar meningar och får betydelse (Passer, 2015, s. 150). Mycket av informationen från sinnena är onödig. I bearbetningen görs val av vilken information som ska användas och vilken som ska väljas bort innan den bearbetas vidare för att bli perception. Det psykologiska begreppet uppmärksamhet (attention) handlar om dessa val och hur de sker. Inlärning påverkas alltså på ett avgörande sätt av förmågan att rikta koncentrationen mot viss information och förmågan att välja bort onödig information (Passer, 2015, s. 150).

Det har visats experimentellt att förnimmelser har registrerats i nervsystemet men inte gått vidare och blivit perception. Detta kallas för inattentional blindness (Passer, 2015, s. 151). Ett klassiskt test är att man ber försökspersoner titta på en film (finns på internet) där man spelar basket och att de ska räkna antal mål. Försökspersonerna kommer (oftast) inte att märka att en man i gorilladräkt går förbi och stannar i fem sekunder (Passer, 2015, s. 151).

Hjärnan organiserar perceptionen efter ett antal principer. Man kan säga att perceptionen är en sammanvägning av dels stimuli, dels en uppsättning av olika tolkningshjälpmedel såsom tidigare erfarenheter, antaganden, vilja och sinnesstämning. Mycket i dessa system utvecklas tidigt i livet. Man kan få en känsla av hur system för perceptionen byggs upp genom att betrakta ett konkret exempel. Det förekommer att människor som varit blinda hela livet får fungerande ögon med hjälp av en medicinsk behandling. De har synintryck men har stora svårigheter att sätta ihop det de ser till meningsfulla bilder (Passer, 2015, s. 166).

På ett omvänt sett kan vi skapa bilder och sammanhang av ofullständiga intryck. Man pratar om perceptuella regler för gestaltning (gestalt perceptual laws) som hjälper oss att organisera, fullborda och ge mening när det vi uppfattar saknar en del information. Exempelvis tolkar vi en uppsättning prickar som två linjer som korsas med hjälp av en kontinuitetsregel (perceptual law of continuity) i figur 1 (Passer, 2015, s. 153).

10

Figur 1. Perceptuella regler för gestaltning av likhet, närhet, kontinuitet och tillslutning gör att vi ordnar våra intryck i mönster och uppfattar t ex rader av prickar som linjer och figurerna längst till höger som en cirkel och en kvadrat (Heffner, 2016).

Kunskap om dessa basala förutsättningar för inlärning kan ha betydelse för att förstå hur en bra lärmiljö, undervisning och material ska utformas.

Våra minnesfunktioner är en integrerad del av inlärningen, och den sista biten i bearbetningen av information från förnimmelser och perception. Processerna ur neurofysiologiskt perspektiv har beskrivits ovan men minnesfunktionerna hanteras också som ett eget forskningsområde.

Man brukar dela in minnesfunktionerna i tre nivåer; det ikoniska minnet, korttidsminnet, eller arbetsminnet och långtidsminnet. Det ikoniska minnet handlar om varseblivningar av ett sinne och handlar om data som kan lagras ungefär en sekund. Korttidsminnet och långtidsminnets egenskaper har större relevans för lärarens kunskap om inlärning. I korttidsminnet tar man in små mängder information, typiskt fyra till åtta saker, t ex ett telefonnummer. Det stannar i korttidsminnet i mellan fem och tjugo sekunder. För att bevara minnet säkert måste det överföras till långtidsminnet. Det krävs ofta ett pedagogiskt genomtänkt och metodiskt arbete att lägga information i långtidsminnet men informationen ligger där sedan i stort sett permanent (Hattie & Yates, 2015, s. 154).

Det finns en stor mängd metoder för minnesträning och både lärare och elever kan bli effektivare med kunskaper på området. Vidare gav litteraturstudien ytterligare fakta som sammanfattas i följande punkter:

 Försök visar att inlärning gynnas av att flera sinnen används (Hattie & Yates, 2015, s. 147).

 Arbetsminnet är mycket begränsat. Eleverna ska inte ha för mycket information i taget, för det klarar inte arbetsminnet av att hantera (Rosenshine, 2012).

11

 Det är mycket effektivare att dela upp ett informationsmaterial på flera små arbetsblock. De flesta människor klarar att hålla koncentrationen på en hög nivå i 15-20 minuter, sedan behöver man en paus (Hattie & Yates, 2015, s. 146).  Unika minnen är lättare att komma ihåg (Eysenck & Eysenck, 1980, s. 207).  Omgivningens miljö påverkar långtidsminnet. Man minns bättre och kan lättare

återge något ifall miljön man befinner sig i liknar miljön där man lärde sig det man ska återge (Tulving, 1984, s. 231).

Fenomenografi och variationsteorin

Inom pedagogiken finns det inriktningar som särskilt intresserar sig för hur vi uppfattar information. Två inriktningar som är särskilt intressanta för mina frågeställningar är fenomenografin och variationsteorin. Fenomenografin kan förklaras som studier av hur vi uppfattar saker, t ex på vilket sätt elever lär sig något. Ference Marton vid Göteborgs Universitet har skapat begreppet och arbetat med att utveckla området. Att studera uppfattningar är självklart inte något nytt men fenomenografin försöker göra det på ett systematiskt sätt.

En metod som är nära kopplad till fenomenografin är Learning Studies, vilket är en metod för kollegialt lärande. Detta är inte heller något nytt utan finns i många varianter, kanske ofta mindre strukturerat.

Utifrån fenomenografin har variationsteorin bildats. Variationsteorin är egentligen ingen teori i ordets strikta mening utan mer ett betraktelsesätt och en begreppssamling. Variationsteorin säger att allt lärande bygger på variation. När vi märker en förändring i vår förståelse av något, då sker lärande. Vi vill veta vilken variation som är den kritiska för att lärandet ska ske (Holmqvist, 2004, s. 47). För att exempelvis förstå regn så behöver vi uppleva olika väder. Vi vill, som pedagoger förstå vilka som är de kritiska variationerna för eleverna. För att lära barn vad tre betyder så kan vi visa variationer av tre, t ex tre bilar, tre pinnar o s v. Här har vi haft antalet konstant och varierat föremålen. Vi kan också hålla föremålet konstant och variera antalet för att förklara tre, ”här är två bilar och här är fyra bilar men här är tre bilar”. I takt med att eleverna lär sig mer behöver variationen öka för att lärandet ska fortsätta. Här kan vi se en likhet med Montessoripedagogiken (Ahlquist, 2008; Invall, 2012).

12

I en lärandesituation behöver man ha relevant struktur och variation för att eleven ska se de kritiska aspekterna. Det är också viktigt att förstå att samma sak kan uppfattas på olika sätt. Det är lärarens roll att ta fram den kritiska aspekten och rätt variation. Att göra detta krävs empirisk erfarenhet och det behöver göras hela tiden för varje lärandeobjekt (Marton, 2004, s. 229)

Lärstilar

Människor är olika, uppfostras olika och utrustas med olika begåvningar och har därför olika sätt och strategier för att lära sig. Det finns teorier om att man kan dela in personer i olika lärstilar (Börjesson, 2004). Med lärstil menas på vilket sätt man tar in information. Detta sätt att tänka kopplar förstås till frågeställningen om vilken betydelse praktiska inslag har och för vilka elever det passar. Ofta delar man in eleverna enligt VAK-modellen efter visuell (V), auditiv (A) och kinestetisk (K) lärstil men det finns flera olika modeller för indelning.

På senare tid har teorierna med lärstilar fått kritik från många håll där forskarna menar att det inte finns något som visar på att inlärningsstilar kan hjälpa lärare att undervisa eleverna (Hattie & Yates, 2015, s. 216). Lärstilar sägs vara en av flera s k neuromyter (Klingberg, 2016) och en urban legend om psykologisk pedagogik (Lilienfeld, Lynn, Ruscio, & Beyerstein, 2009). Flera stora forskningsprojekt i bl a England, USA och Australien är kritiska till hur lärstilar används. I en rapport i Psychological Science in Public Interest säger fyra amerikanska forskare att:

”det inte finns några relevanta bevis som kan motivera att bedömningar av inlärningsstilar införlivas i allmänna pedagogiska metoder…” (Hattie &

Yates, 2015, s. 222).

Det är viktigt att notera att kritiken mot lärstilar inte står i motsats till tanken att undervisningen tjänar på att varieras med bland annat praktiska inslag.

Lärarens och skolans förhållningsätt till teorier

Även inom lärarutbildningen förekommer lärstilsteorier (Jönses, 2009) vilket som sagt av många forskare klassas som en neuromyt. Det är inte självklart för lärare och lärarstuderande att veta vad som är rätt och fel. Hur undervisning och inlärning bäst bör gå till är komplicerat och går inte till 100 % att komma fram till med hjälp av vetenskap

13

och erfarenhet. Vi vet inte på långa vägar hur hjärnan fungerar och det finns inte forskning om allt som händer i och mellan elever, lärare och omvärlden. Däremot finns forskning som visar att vissa metoder inom undervisning fungerar bättre och medan vissa fungerar sämre. Såväl enskilda lärare, lärarstudenter som skolor och lärarhögskolor kan träffa på företrädare för teorier och metoder som saknar vetenskapligt stöd. Att hålla sig uppdaterad med den pedagogiska forskningen och att vara kritiskt granskande är ett bra förhållningssätt. Gärdenfors (2012) menar också att lärare och skolor skulle ha nytta av en bättre förståelse av hur inlärningsprocesserna i hjärnan fungerar.

Erfarenheter av praktiska inslag i kemiundervisning

Studierna som redovisas nedan visar att användningen av modeller och användning av flera sinnen ger bättre förståelse, inlärning, ökat samarbete och ett ökat intresse för ämnet.

I en undersökning (Harris, 2009) med biologistudenter vid University of Wisconsin-Madison studerades inlärning av proteinstrukturer med hjälp av en kombination av datorprogram för molekylbilder och 3-dimentionella fysiska modeller. En experimentgrupp jämfördes med en kontrollgrupp som bara använde datorprogrammet. Det framkom ingen skillnad i de vanliga skriftliga proven men vid muntliga intervjuer visade experimentgruppen bättre svar än kontrollgruppen på de svårare frågorna i intervjun.

I en studie (Roberts, Hagedorn, Dillenburg, Patrick, & Herman, 2015) undersöktes olika undervisningshjälpmedel och man kom fram till att fysiska molekylmodeller fungerade bäst för att intressera eleverna och stimulera till sofistikerade frågor och tankar.

I en artikel (Hageman, 2010) redogör forskaren och universitetsläraren Hageman för en mångårig erfarenhet av hur molekylmodeller hjälper studenterna att förstå. Hageman kräver att studenterna ska köpa modeller som en del av läromedlen. Vid en prisökning tog Hageman av hänsyn till eleverna bort kravet varvid användningen minskade. Detta märktes i sämre studieresultat vilket gjorde att Hageman återinförde kravet. Intressant nog berättar Hageman om andra effekter i form av att övningarna med modeller stärker

14

samarbetet och den sociala gemenskapen mellan eleverna. Dessutom skapades det ledare bland eleverna som fungerade som lärare när mer komplexa problem skulle lösas I en studie (Hsiao, Chang, Lin, Chang, & Chen, 2014) undersöktes användningen av ett spel i undervisningen. Det var ett samarbetsspel som spelas på ett bord med en digital multi-touch och multimodal spelplan. Flera elever spelar samtidigt. Vid undersökningen fick en experimentgrupp spela på samarbetsspelet medan en kontrollgrupp fick använda vanliga datorer. Forskarna kom fram till att experimentgruppen lärde sig mer.

Med väl genomtänkta multimodala aktiviteter får man en gynnsam effekt även för elever med funktionshinder. I ett forskningsprojekt (Plourde & Klemm, 2004) testades och utvärderades övningar med problemlösning i naturvetenskap där aktiviteter bl. a annat byggde på känsel och ljud så att synskadade elever inkluderas. Författarna till rapporten menar att naturvetenskap lämpar sig särskilt för ett konstruktivistisk ansats med en lärcykel som kombinerar undersökning, instruktion och resonemang fram till en strategi för problemlösning. Denna typ av aktiviteter och användningen av flera sinnen gynnar tänkandet vilket författarna betonar har stöd i forskning om hjärnan och kognition. Praktiska hjälpmedel för funktionshindrade kan utgöra ett användbart praktiskt inslag för alla i en klass menar specialpedagogen Anders Nilsson på Specialpedagogiska skolmyndigheten, SPSM (personlig kommunikation 2014). Ett exempel är användning av abakus (kulram). I Sverige används abakus som hjälpmedel i matematik av synskadade. Specialpedagogiska skolmyndigheten menar att om en klass har en synskadad elev så kan hela klassen med fördel använda abakus. Enligt Anders Nilsson, SPSM, är abakus ett bra hjälpmedel för alla att förstå matematik och det stärker sammanhållningen och inkluderingen av den synskadade.

Det finns exempel på nackdelar med praktiska inslag. Det blir inte alltid som man tänkt när man ska vara pedagogisk. En undersökning (Dicks, 2013) gjordes av ett interaktivt vetenskapscenter (Science Discovery Center). Det visade sig att på platsen, som med multimodala metoder är tänkt ska fungera för inlärning, höll elevgrupperna mest på med att roa sig med det interaktiva materialet eller leka och bråka med varandra. Detta resultat bekräftar andra studier som beskriver liknande centra som sociala platser där kognitiva processer bara är en del av upplevelsen. Författaren tror att barnen blir så upptagna av lek så att tankarna på vetenskap skyms. Bättre då, menar hon, att använda klassiska demonstrationer i klassrummet.

15

Elevstudie

Metod

I elevstudien användes en övning med kemiuppgifter (bilaga 1, 2), en enkät (bilaga 2) samt observationer i två gymnasieklasser med totalt 49 elever. Övningen handlade om att lösa uppgifter i kemiområdet isomeri med eller utan fysiska molekylmodeller. Enkäten innehöll frågor med en öppen karaktär som gav utrymme för resonerande svar. Detta var en s.k. mixed method vilket jag föredrog framför en renodlad kvalitativ eller kvantitativ studie. Historiskt har man inom samhällsvetenskaperna skilt mellan kvalitativa och kvantitativa studier men på senare år har gränserna blivit mindre skarpa och ”Mixed methods” används alltmer (Fransson, 2015).

Övningen, enkäten och mina observationer förväntades ge en djupare bild av elevernas uppfattningar jämfört med vad en kvantitativ studie skulle gjort. Djupintervjuer hade varit värdefulla och kunde valts som ett komplement vid en större studie. En kvantitativ studie hade också varit värdefull men hade krävt större resurser. Frågor som ger resonerande svar förväntas ge möjlighet till bättre helhetsperspektiv. I en del studier eftersträvas helhetssyn snarare än att se enskilda faktorer (Denscombe, 2009, s. 321). Övningen handlade om kemiområdet isomeri. Jag diskuterade valet med elevernas lärare. Vi bedömde att det var lagom svårt och det går att göra uppgifter av olika svårighetsgrader. Ämnet passade bra därför att eleverna hade ännu inte börjat jobba med isomeri men de har de rätta förkunskaperna. Härigenom skulle övningen innebära ett test i inlärning av nya kunskaper vilket stämde väl med examensarbetets syften.

Urval

Jag använde mig av ett bekvämlighetsurval. Min studie är gjord på två gymnasieklasser på den skola där jag gjort min praktik. Klassernas bägge ordinarie lärare bedömde att klass A har betydligt bättre kunskaper i kemi än klass B. För en frågeställning som i förevarande arbete är det ofta önskvärt med ett urval som är representativt för en del av en population. Man gör då ett s.k. sannolikhetsurval med slumpvis utvalda personer. Av flera skäl, oftast praktiska, görs istället ett icke-sannolikhetsurval där man inte kan anta att gruppen är representativ för en population. Det kan i den här typen av studier dock finnas skäl att göra ett medvetet urval i populationen. Ett visst urval kan medföra att

16

man får fram mer användbara data (Denscombe, 2009, s. 32, 37). Jag bedömer att urvalet är representativt för N-elever förutom att eleverna i klass B har något sämre kemikunskaper än genomsnittliga N-elever.

Etik

Vid forskning som rör personer ska de informeras på ett sådant sätt att de förstår innebörden. De ska kunna välja om de vill delta eller ej. De ska förstå syftet, metoderna, vem som gör forskningen och att deltagandet är frivilligt (Vetenskapsrådet, 2015). Då övningen gjordes inledde jag med att förklara ovanstående och att övningen inte ingick i någon bedömning av elevernas kunskaper.

Genomförande

Övningen genomfördes i två N2-klasser, benämnda klass A respektive klass B, på en gymnasieskola i södra Sverige.

Jag inledde lektionen med att förklara syftet med övningen och examensarbetet. Jag förklarade också att examensarbetet innehåller en hypotes om att praktiska inslag är bra för inlärningen, men att det är viktigt att tänka på att det inte är säkert att det är så och att det kan finnas både för- och nackdelar med modeller. Efter en introduktion på 15 minuter i ämnet isomeri fick de materialet med fakta och övningsfrågor. Nedan ges exempel från materialet.

”Isomeri innebär att olika föreningar kan ha samma molekylformel. Man säger att föreningarna är varandras isomerer.”

”Ställningsisomeri

17

”Bygg / rita strukturformeln för

1. Alla icke-cykliska isomerer av C5H10 (6 st).”

Enkätens innehöll följande frågor uppdelade i sju frågeavsnitt:

(1) Hur gjorde du övningen? Vilka uppgifter gjorde du utan modeller och vilka gjorde du med modeller? Hann du försöka göra alla uppgifter? Hur lyckades du?

(2) Kunde du något om isomeri innan?

(3) Lärde du dig något, gick det bra, var det svårt? Var det något särskilt som var svårt? Berätta lite!

(4) Föredrar du att jobba med modeller eller föredrar du att läsa, skriva och rita, eller spelar det ingen roll?

(5) Upplevde du att det gick fortare eller långsammare med modeller?

(6) Fundera över skillnaden mellan att använda modeller jämfört med att rita. Tror du att modeller gör det lättare att förstå och lösa uppgifterna? Tror du att kunskapen ”sätter sig” bättre när man ritar molekylerna?

(7) Har du haft något annat praktiskt inslag på en kemilektion (förutom laborationer) som du minns särskilt? Med praktiskt inslag menas här något som avviker från traditionell undervisning med läsning och skrivning. Det kan vara t ex spel, modeller eller liknande där man använder händerna. Vad var syftet och hur fungerade det tror/tycker du? Eleverna delades slumpmässigt i två grupper. I klass A fick den ena gruppen börja arbeta med molekylmodeller (kulor och pinnar av plast, se figur 2) och den andra gruppen fick jobba med enbart papper och penna.

18

I gruppen som jobbade med modeller fick varje elev en ask med modellmaterial, d v s kulor och pinnar. Eleverna fick jobba fritt, de fick samarbeta om de ville, men skulle rita och skriva på egna papper. Jag gick runt och tittade hur de jobbade och gav lite tips och svarade på frågor. Efter cirka tio minuter var de flesta klara med uppgift 1 och då bytte de så att den grupp som jobbat utan modeller fick jobba med modeller och vice versa. De flesta jobbade nu vidare med uppgift 2 i cirka tio minuter. Efter övningen fick de svara på enkäten under 10 minuter. 26 elever gjorde övningen. 21 lämnade in enkätsvar. Klass B hade kortare tid, totalt 30 minuter. Här delades eleverna in i två grupper som fick jobba med respektive utan modeller. 23 elever gjorde övningen. 15 lämnade in enkätsvar.

De flesta elever hann inte göra mer än uppgift 1 och 2 (det fanns 4 uppgifter). När jag gick runt så fick jag förklara för några som inte förstod.

Resultat

Resultaten av övningen består främst av min bedömning av elevernas svar men också av mina intryck under övningen. Elevernas svar var mycket varierande vilket var väntat med tanke på frågornas öppna karaktär.

Resultat av enkäten

36 enkäter lämnades in av 49 elever vilket betyder en svarsfrekvens på 73 %. Jag bedömer det som tillräckligt för att få kunskap om hur elever uppfattar praktiska inslag och vilka åsikter som finns om praktiska inslag. Däremot det ger en viss osäkerhet i den kvantitativa delen av utvärderingen.

Svaren på frågeavsnitt 1 visade i stora drag hur långt eleverna hann jobba och vilka som jobbade med respektive utan modeller. Svaren visade att de flesta elever i klass A gjorde uppgift 1 och 2. Ett fåtal elever i klass A hann med uppgift 3 och 4. I klass B var många svar ofullständiga och kan tolkas som att uppgifterna var för svåra.

På frågan ”Kunde du något om isomeri innan?” svarade 18 elever ja och 4 elever nej i klass A. I klass B svarade 4 elever ja och 11 elever nej.

Frågeavsnitt 3 innehöll öppna frågor. Svaren visade att uppgifterna var svåra men de flesta eleverna menade att de lärde sig nya saker. Några elever skrev att det var för kort genomgång eller att de inte förstod.

19

Frågan i avsnitt 4 löd: ”Föredrar du att jobba med modeller eller föredrar du att läsa,

skriva och rita, eller spelar det ingen roll”. Svaren sammanfattas i tabellen nedan och i

cirkeldiagrammet i figur 3. Exempel på svar:

”föredrar att rita, men modeller kan vara ett bra hjälpmedel” ”jag tycker om att göra på flera olika sätt”

”Jag tycker mer om att ha allt i huvudet då man ej har tillgång till modeller vid prov”.

Tabell 1. Sammanfattning av svaren på frågan ”Föredrar du att jobba med modeller

eller föredrar du att läsa, skriva och rita, eller spelar det ingen roll?”.

Svar Antal elever

Föredrar modeller 10 Föredrar att rita 11 Föredrar att blanda 6 Spelar ingen roll 7

Inget svar 13

Figur 3. Svarsfördelning på frågan ”Föredrar du att jobba med modeller eller föredrar

du att läsa, skriva och rita, eller spelar det ingen roll?”

I frågeavsnitt 5 ”Upplevde du att det gick fortare eller långsammare med modeller?” svarade 17 elever att det gick långsammare, 6 elever att det var lika och 6 svarade att det gick fortare med modeller. Resten svarade ej eller hade inte jobbat med modeller.

Föredrar modeller; 10 Föredrar att rita; 11 Föredrar att blanda; 6 Spelar ingen roll; 7 Inget svar; 13

20

Frågan i avsnitt 6 löd: ”Fundera över skillnaden mellan att använda modeller jämfört

med att rita. Tror du att modeller gör det lättare att förstå och lösa uppgifterna? Tror du att kunskapen ”sätter sig” bättre när man ritar molekylerna?”. Svaren

sammanfattas i tabellen nedan och i cirkeldiagrammet i figur 4. Exempel på svar:

”Jag tror det är lättare att förstå när man gör modeller men det kanske sätter sig lite mer om man ritar och skriver också”

”Ja, det tror jag men jag tror man minns mer när man ritat. Så en blandning är bra!”

”Man kopplar in fler sinnen och får ett 3D-perspektiv på saker med modeller. Man tänker mer när man ritar.”

”Jag är en person som lär mig av att läsa, skriva därför tycker jag ej om att leka med modeller. Men det är enkelt att hitta isomerer mha modeller”

Tabell 2. Sammanfattning av svaren på frågan ”Fundera över skillnaden mellan att

använda modeller jämfört med att rita. Tror du att modeller gör det lättare att förstå och lösa uppgifterna? Tror du att kunskapen ”sätter sig” bättre när man ritar molekylerna?”

Svar Antal elever Bäst med modeller 10

Bäst att rita 4

Bäst att göra bägge 12

Inget svar 9 Bäst med modeller; 10 Bäst att rita; 4 Bäst att göra bägge; 12 Inget svar; 9

21

Figur 3. Svarsfördelning på frågan ”Fundera över skillnaden mellan att använda

modeller jämfört med att rita. Tror du att modeller gör det lättare att förstå och lösa uppgifterna? Tror du att kunskapen ”sätter sig” bättre när man ritar molekylerna?”

I frågeavsnitt 7 frågas om erfarenheten av tidigare praktiska inslag: ”Har du haft något

annat praktiskt inslag på en kemilektion (förutom laborationer) som du minns särskilt? Med praktiskt inslag menas här något som avviker från traditionell undervisning med läsning och skrivning. Det kan vara t ex spel, modeller eller liknande där man använder händerna. Vad var syftet och hur fungerade det tror/tycker du?”. Flera av eleverna i

klass A hade haft praktiska inslag tidigare. Sex elever nämnde modeller och två elever nämnde ett biologispel. Nio elever sa att de inte haft eller inte mindes att de haft

praktiska inslag tidigare. I klass B sa tre elever att de haft något praktiskt inslag. Två av dessa sa att de hade haft spel. Fem elever sa att de inte haft något praktiskt inslag. I Klass B fick den ena gruppen inte jobba med modeller på grund av tidsbrist. För dessa elever blev svarsfrekvensen och kvalitén på svaren lägre. Många tyckte att övningsuppgifterna var ganska svåra. Det framgick av svaren på enkäten och det var också min uppfattning av mina observationer. Flera tyckte att min genomgång var för kort och att det hade varit lättare att lösa uppgifterna med lite bättre bakgrund.

En majoritet av de som svarade trodde att modeller eller en kombination är bäst. Det är intressant att elva elever föredrar att rita men bara fyra tror att det är bäst. Det kan tolkas som att en del elever väljer en enklare, kanske snabbare, metod trots att de inte lär sig lika mycket. Det är förvisso inget konstigt eller unikt. Det är intressant att se i svaren att flera elever för ett resonemang om att det finns fördelar med bägge metoderna.

Intryck av mina observationer

Jag upplevde att de flesta eleverna tyckte att det var roligt och ville prova att bygga. Eleverna visade ett engagemang. Uppgifterna upplevdes som svåra av flera. Trots det ansträngde sig de flesta. Några i klass B var dock dåligt motiverade. Jag upplevde att det till stor del berodde på för svåra uppgifter. Jag upplevde att arbetet med att bygga modeller inbjöd till samarbete. Man satt i små grupper på två-fem elever, varje elev jobbade mest med sin egen modell men man tittade på de andras, frågade, visade och diskuterade. Det förekom bland eleverna en del ovidkommande aktiviteter som jag noterade och gissningsvis en del som jag inte noterade.

22

Diskussion

Litteraturstudien

Bearbetningen av sinnesintrycken till perception och inlärning stöds när informationen från ett sinne bekräftas av tidigare erfarenheter, minnen och andra sinnen (Passer, 2015, s. 150). Enligt kognitionspsykologisk teori är det alltså positivt om perceptionen av lärandeobjektet sker med flera sinnen. Att inlärning gynnas av att flera sinnen används har även bekräftats i försök (Hattie & Yates, 2015, s. 147). Flera artiklar visar också positiva effekter av praktiska inslag i form av molekylmodeller (Harris, 2009; Hageman, 2010). Molekylmodeller är ett intressant specialfall. Dessa används ofta särskilt för att illustrera den 3-dimensionella strukturen på en molekyl, något som är svårare med en 2-dimensionell bild och ännu svårare med bara text. Därför är det lätt att förstå att molekylmodeller kan gynna inlärningen och det är något vi förväntar oss. Men hur är det med andra praktiska inslag som inte har med det 3-dimensionella strukturer att göra? Andra artiklar visar positiva effekter även av andra praktiska inslag (Hsiao, C et al, 2014; Plourde & Klemm, 2004).

Det är viktigt att koncentrationen riktas mot den relevanta information och att onödig information väljs bort. Detta kan man förstå både ur ett teoretiskt kognitionspsykologiskt perspektiv (Passer, 2015, s. 150) och ur ett erfarenhetsbaserat pedagogiskt perspektiv (Dicks, 2013; Rosenshine, 2012). Om en elev ska undersöka t ex fryspunkten för olika koncentrationer på saltvatten så kan det vara dumt om det är olika färg på vattenproverna. Informationen om färgerna är onödig och kan vara förvirrande om man är ovan vid laborationer i kemi och fysik. Detta resonemang, att den kritiska aspekten av ett fenomen urskiljs, tydliggörs och framträder framför andra lärandeobjekt, är centralt i variationsteorin (Marton, 2004, s. 229).

Att använda en stor mängd olika undervisningsmaterial och olika typer av praktiska inslag kan å ena sidan vara lustfyllt och därmed gynna viljan att anstränga sig men enligt resonemanget ovan kan det alltså även innebära en risk att en stor mängd onödig information stör lärandet. Detta talar för att man som lärare ska tänka på och balansera dessa bägge motverkande faktorer i varje lärandesituation. När jag tidigare under en praktikperiod gjorde en övning som handlade om att bygga proteinmolekyler som pappersmodeller var eleverna förtjusta och de samarbetade och jobbade intensivt. Men

23

det gick mycket tid åt praktiska problemlösningar som t ex att förstå hur pappersremsorna skulle klippas och tejpas. Övningen var i slutändan lyckad och eleverna fick en bra känsla för hur molekylen var konstruerad och t ex var den aktiva siten var placerad, de hade ju själva satt ihop den, men övningen hade kunnat genomföras effektivare. Här känner jag igen de olika motverkande faktorerna från litteraturen och då framförallt Dicks (2013) men även Hageman (2010).

I det här sammanhanget bör nämnas att det är viktigt att skilja på inlärningen i stunden och en djupare förståelse som innebär att lärandeobjektet det blir en integrerad del av ens kunskaper. Nackdelen med att praktiska inslag, t ex modeller, tar tid får vägas mot möjligheten att de bidrar till en djupare förståelse.

Praktiska inslag gynnar samarbete och gemenskap visar en del studier. Elever som lär sig snabbt, hjälper gärna andra och blir då själva ofta intresserade att lära sig ännu mer (Hageman, 2010). Jag tror dock att man ska blanda grupparbeten och enskilt arbete. Det är viktigt att ge förutsättningar för var och en att ta in information i sin takt och anpassat efter sina förkunskaper. Detta gäller även över längre tidsrymder när man pratar om utbildning och erfarenhet. Jag har en personlig erfarenhet av att ha utbildat mig och jobbat som kock. Under perioder jobbade jag tillsammans med erfarna kockar och de lärde mig mycket. Men min utveckling tog fart när jag var kock själv och tillämpade det jag lärt mig samtidigt som jag tvingades att lösa uppgifterna själv. Om jag skulle fortsätta utvecklas skulle det varit bäst att åter jobba en period med en duktig kock. Det finns en föreställning i t ex Montessoripedagogiken om att man lär sig bäst genom att skapa kunskapen själv. Detta menar en del forskare är felaktigt. Hattie skriver:

”Strukturerad undervisning om att tänka på mycket disciplinerade sätt gör det möjligt för hjärnan att tillägna sig och organisera kunskap inom områden som kräver djup förståelse och komplex kognition. Denna åsikt står i skarp kontrast till inställningen hos de som menar att man genom att erbjuda mycket explicita processuella förklaringar kan störa en elevs utveckling av adaptiv, flexibel kunskap av den typ som värdesätts vid problemlösning”. (Hattie & Yates, 2015, s. 104).

Att använda sig av praktiska inslag i undervisningen kan ses som ett exempel på tillämpning av variationsteorin. En förståelse för variationsteorin underlättar lärarens

24

förhållningssätt till praktiska inslag. Att jobba enligt variationsteorin så som beskrivs ovan och t ex av Holmkvist och Marton innebära att lektionerna blir noggrant strukturerade och disciplinerade. Möjligen finns en risk att det blir svårt att anpassa undervisningen efter de enskildas behov och förutsättningar om variationsteorin används för snävt och i allför stor utsträckning. Kanske är en blandning bäst, alltså att varva välstrukturerat arbete med friare.

Under min praktikperiod har jag förberett mina lektioner genom att vara ordentligt påläst och haft en preliminär plan för lektionen. Jag har medvetet inte planerat lektionen i detalj utan anpassat lektionen efter elevernas frågor och deras behov. Det har ofta varit lektioner med stort inslag av spontana diskussioner. Jag kan se en utmaning i att finna en balansgång mellan å ena sidan väl uttänkta lektioner med praktiska inslag och välplanerade pauser etc., och å andra sidan utrymme för spontanitet, diskussioner, anpassning av förklaringar och uppgifter utifrån elevernas förmåga och behov.

Elevstudien

Elevstudien pekar på att eleverna är positiva till praktiska inslag. Mina observationer under elevstudien bekräftar andra studier (Hageman, 2010) om att praktiska inslag stimulerar samarbete. Det är troligen så att det är enklare att visa och förklara för varandra med hjälp av modeller jämfört med att rita. Det blir rörigt när man ska ändra en teckning, man ritar med olika stilar o s v. En modell kan man vrida och ändra lättare. Mina observationer och några elevsvar talar för att praktiska inslag gör undervisningen roligare för eleverna. Det ligger nära till hands att tro att detta gynnar såväl inlärningen i sig och intresset för kemiämnet. Detta är dock inget som jag har undersökt närmare. En viktig faktor är hur man planerar ett praktiskt inslag i förhållande till andra undervisningsmoment. Normalt klarar man att hålla sig koncentrerad i 15-20 minuter (Hattie & Yates, 2015, s. 146). Med bra planering kan ett praktiskt inslag en bit in i en lektion ge en naturlig paus och en omväxling som ger ny lust att lära.

Under övningen upplevde jag att arbete med modeller tar mycket tid, vilket också flera elever uttryckte i enkätsvaren. Det tar tid att komma igång att bygga. Det blev en hel del prat och modellerna inbjöd till lek som inte hade med uppgiften att göra. Det blev en förhöjd ljudvolym och lite allmänt stökigt som kanske var störande och försvårade koncentrationen. Samarbetsövningar med praktiska inslag kan ge en orolig lärmiljö där

25

det kan vara svårt att koncentrera sig och inlärningen blir tidsödande eller misslyckas. Med en svår uppgift och störande lärmiljö ligger det nära till hands att elever riktar uppmärksamheten åt annat håll. Det kan ge mer stimulans i stunden att skoja med klasskompisarna. Dicks visar i sin studie (Dicks, 2013) exempel på praktiska inslag som ger en orolig och dålig lärmiljö.

Det finns några faktorer som gör att elevstudien ej är generaliserbar. 1. Elevurvalet var inte slumpvis sammansatt och svarsfrekvensen låg på 73 %.

2. Det praktiska inslaget i elevstudien bestod av molekylmodeller. Dessa är inte säkert representativa för att undersöka de generella effekterna av praktiska inslag. Molekylmodeller är ett specialfall av praktiska inslag vars syfte är att lättare förstå den tredimensionella strukturen på molekyler. Eftersom molekylmodeller har en så speciell funktion blir det nästan självklart att de gynnar inlärningen.

3. Uppgifterna blev svåra, eleverna hann inte med alla uppgifter.

4.En begränsning i enkäten är att eleverna kan ha svårt att bedöma och förstå sitt eget lärande (Hattie & Yates, 2015, s. 281). 17-åriga eleverna har inte så lång erfarenhet av att reflektera över sitt lärande. Svaren i enkäten berättar vad eleverna tror och tycker om modeller. Detta är förstås värdefullt att veta men det går inte att utifrån det säga hur modeller och andra praktiska inslag verkligen påverkar inlärningen. Det är också svårare att bedöma effekterna på längre sikt jämfört med hur en lektion upplevs.

5. En del elever kan ha valt att svara som de tror att jag ville (Denscombe, 2009, s. 208).

Sammanfattning och slutsatser

De kognitionspsykologiska teorierna och forskningsartiklarna om studier på elevgrupper som litteraturstudien omfattar ger sammantaget stöd för hypotesen att praktiska inslag gynnar elevers inlärning och intresset för kemi. Mina egna observationer i examensarbetets elevstudie ger visst stöd för att praktiska inslag gynnar intresset för kemi. Elevsvaren och mina observationer säger också att praktiska inslag gör undervisningen roligare och gynnar samarbete samtidigt som det kan innebära att lärmiljön blir inslag av oro och förhöjd ljudnivå. Däremot är det svårt att utifrån denna elevstudie avgöra om praktiska inslag gynnar inlärningen.

26

Praktiska inslag kan gynna inlärningen under omständigheter enligt följande:  3-D-modeller är en bra hjälp för delar av kemiundervisningen

 Praktiska inslag gynnar samarbete och den sociala miljön i en elevgrupp  Praktiska hjälpmedel kan gynna inkluderingen av elever med funktionshinder  Intresset för ämnet ökar

Eventuellt kan praktiska hjälpmedel även gynna inlärningen på följande vis:  Inlärningen kan gynnas när lärobokstext kombineras med ett annat medium  Ett praktiskt inslag kan utgöra en behövlig paus i läsning/lyssnande.

Praktiska hjälpmedel kan innehålla följande negativa faktorer:

 Det tar ofta lång tid att använda olika praktiska inslag i undervisningen

 Praktiska inslag gör ibland att lärmiljön blir livlig. Det kan skapa oro och koncentrationssvårigheter hos en del elever.

 Praktiska inslag kan innebära att det blir mycket information som eleverna ska hantera och minnas. Det finns också risk för förhöjd ljudnivå och en lärmiljö där en del elever får svårt att koncentrera sig.

Denna studie visar en del av ett större sammanhang där fler faktorer sannolikt kan ha betydelse. Med hjälp av kunskaper i kognitionspsykologi och genom att ta del av erfarenheter och resultat från elevstudier kan man som lärare utveckla undervisningen ur ett ämnesdidaktiskt perspektiv där praktiska inslag i olika klassrumssituationer gynnar elevernas inlärning och intresse för kemi.

27

Referenser

Ahlquist, E.-M. Gustavsson, C, Gynther, P. (2008). Montessoripedagogik - en pedagogik för världens alla barn. I A. Forsell (Red.), Boken om pedagogerna. Stockholm: Liber förlag.

Andersson, B. (1989). Grundskolans naturvetenskap. Stockholm: Utbildningsförlaget. Denscombe, M. (2009). Forskningshandboken – för småskaliga forskningsprojekt inom

samhällsvetenskaperna. Lund: Studentlitteratur.

DeWitt, J., Jonathan, O., Archer, L., Dillon, J., Willis, B., & Wong, B. (2013). Young Children´s Aspiration in Science: The unequivocal, the uncertain and the unthinkable.

International Jornal of Science Education , 35 (6), 1037-1063.

Dicks, B. (2013). Interacting with… What? Exploring Children's Social and Sensory Practices in a Science Discovery Centre. Ethnography and Education , 8 (3 ), 301-322. Egidius, H. (2016). Psykologilexikon, psykologiguiden. (S. P. Psykologiguiden i Sverige AB, Producent) Hämtat från http://psykologiguiden.se den 02 01 2016

Ekborg, P., & Ekborg, M. (1997). Suggestopedi eller mer kreativa arbetsformer i

naturvetenskap och teknik. Malmö: Lärarhögskolan.

Ekstig, B., & Ekstig, K. (2002). Naturen, naturvetenskapen och lärandet. Studentlitteratur.

Eysenck, M. W., & Eysenck, C. M. (1980). Effects of processing depth, distinctiveness, and word frequency on retention. British Journal of Psychology , 71 (2), 263–274. Gärdenfors, P. (2012). Lusten att förstå. Stockholm: Natur och Kultur.

Hageman, J. H. (2010). Use of Molecular Models for Active Learning in Biochemistry Lecture Courses. Journal of Chemical Education , 87 (3), 291-293.

Harris, M. A. (2009). A Combination of Hand-held Models and ComputerImaging Programs Helps Students Answer Oral Questionsabout Molecular Structure and Function: A Controlled Investigation of Student Learning. (A. M. Campbell, Red.)

28

Hattie, J., & Yates, G. (2015). Hur vi lär. Stockholm: Natur och kultur.

Heffner, C. L. (2016). Allpsych Chapter 5: Section 3: Perception. (C. L. Heffner, Red.) Hämtat 2016-01-05 från http://allpsych.com/psychology101/perception/

Holmqvist, M. (2004). En främmande värld. Om lärande och autism. Lund: Studentlitteratur.

Hsiao, H.-S., Chang, C.-S., Lin, C.-Y., Chang, C.-C., & Chen, J.-C. (2014). The Influence of Collaborative Learning Games within Different Devices on Student's Learning Performance and Behaviours. Australasian Journal of Educational

Technology , 30 (6), 652-669.

Invall, M. montessoridroppen. Hämtat 2016-01-02 från montessoridroppen: http://www.montessoridroppen.se/51/forskola/3-4-ar/sinnestranande-material-sensoriska-materialet.html

Jönses, E. (2009). Att möta lärstilar- vikten av pedagogiskt ledarskap för att tillgodose

elevers lärstilar. Institutionen för pedagogik och lärande. Luleå: Luleå tekniska

universitet.

Klingberg, T. (2016, 12 januari). Psykobabblarna - neuromyter och omedveten

inkompetens . Sveriges Radio P1 Vetandets värld. (C. Videbäck, Red.) Uppsala,

Sverige: Sveriges Radio.

Marton, F. & Tsui, A.B.M. (2004). Classroom discourse and the space of learning. New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates Inc.

Passer, M. W. (2015). Psychology, The Science of Mind and Behavior (4 uppl.). (M. Ryan, Red.) New York: McGraw-Hill.

Plourde, L. A., & Klemm, E. B. (2004). SOUNDS AND SENSE-ABILITIES: SCIENCE FOR ALL. College Student Journal , 38 (4), 653-661.

Roberts, J. R., Hagedorn, E., Dillenburg, P., Patrick, M., & Herman, T. (2015). Physical Models Enhance Molecular Three-Dimensional Literacy in an Introductory

29

Rosenshine, B. (2012). Principles of instruction. Research-based strategies that all teacher should know. American Educator, 36(1), 12-19.

Sokal, A. D. (spring/summer 1996). Transgressing the Boundaries: Towards a Transformative Hermeneutics of Quantum Gravity. Social Text (46/47), 217-252. The Gallup Organisation. (2008). Young People and Science.

http://ec.europa.eu/public_opinion/flash/fl_239_en.pdf . EU-kommissionen.

Tulving. (1984). Elements of episodic memories. The behavioral and brain science , 7 (2), 223-238.

Vetenskapsrådet. Codex, regler och riktlinjer för forskning. (S. Eriksson, Red.) Hämtat 2015-10-02 från http://codex.vr.se/

30

Bilagor

Bilaga 1

Isomeri

Olof Cerne, 2015

Isomeri behandlas i läroboken Kemi 2, sid 114-116, 121-122, 136, 151-154. På sid 154 finns en sammanfattning.

Isomeri innebär att olika föreningar kan ha samma molekylformel. Man säger att föreningarna är varandras isomerer.

Nedan visas 3 exempel på isomerer.

Olika slags isomeri

Strukturisomeri (eller konstitutionsisomeri)

Atomerna är bundna till varandra på olika sätt. Det finns tre slags strukturisomeri; kedjeisomeri, ställningsisomeri och funktionsisomeri.

31 Kedjeisomeri

Kedjans utsträckning skiljer sig

Ställningsisomeri

Funktionella grupper sitter på olika ställen

Funktionsisomeri

Samma molekylformel men olika funktionella grupper

Stereoisomeri (eller rymdisomeri)

32 Optisk isomeri, spegelbildsisomeri

Optisk isomeri innebär att två ämnen är varandras spegelbilder, som en högerhand och en vänsterhand. Isomererna kallas för (R)-isomer eller en (S)-isomer efter lat. rektus, höger och lat. sinister, vänster. Isomererna har liknande fysikaliska egenskaper förutom att de vrider planpolariserat ljus åt olika håll.

Så här avgör man om det är en (R)-isomer eller en (S)-isomer.

Molekylerna innehåller en central atom, t ex en kolatom. Den centrala atomen, vilken benämns asymmetriskt centrum eller kiral atom, binder till olika grupper. Det finns också molekyler som har flera asymmetriska centra. Grupperna kan vara ordnade på två olika sätt, högerhänt (R) eller vänsterhänt (S) vänster. Den centrala atomen kan tänkas sitta i mitten av en tetraeder med de andra atomerna/grupperna i de fyra hörnen. Kolla på den första atomen i varje grupp. Atomen med det högsta atomnumret får prioritet 1 (ex. Br > Cl > C > H). Om den första atomen i två grupper har samma atomnummer så kolla på nästa atom i gruppen (-C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -CH2(CH3) > -CH3 ). Näst största atom /grupp får prioritet 2 osv.

R

S

Låt den lägst prioriterade atomen/gruppen (4) peka från dig. Följ riktningen för de andra grupperna från 1 till 2 till 3. Om det går medurs (clockwise) så är det en R-isomer. Om det går moturs (counterclockwise) så är det en S-isomer.

Man kan använda sin hand när man kollar. Om man tänker sig att tumspetsen pekar i samma riktning som den lägsta prioriterade (4) och tumbasen är den kirala atomen, så kan atomgrupperna vara ordnade i det böjda pekfingrets riktning. Stämmer molekylen

33

med en tänkt vänsterhand anges den med (S) och stämmer den med en tänkt högerhand anges den med (R).

Molekylerna är kirala och kallas även för enantiomerer. Geometrisk isomeri, sis- trans- isomeri

Denna isomeri uppstår till följd av att atomer kan ta olika konfiguration vid en

dubbelbindning. Vid acykliska föreningar anges föreningarnas stereostruktur med hjälp av prefixen E (av ty. Entgegen, (e)mot) eller trans och Z (av ty. Zusammen,

tillsammans) eller cis. I molekyler med fler än 2 funktionella grupper prioriteras de ämnen med högst grupp-nummer eller utifrån en prioriteringslista. När dessa ämnen är på samma sida betecknas dessa med Z.

34 Bilaga 2

Övningsuppgifter på isomeri

Bygg / rita strukturformeln för

1. Alla icke-cykliska isomerer av C

H

(6 st).

2. Alla cykliska isomerer av C

H

(7 st). Några av dessa är kirala och

har assymetriska kolatomer (2 per molekyl, faktiskt!).

3. De två optiska isomererna av mjölksyra,

. Ser du att de

inte är identiska?

Rita två heldragna linjer, en streckad linje och en kil från den

kolatom som utgör det asymmetriska centrat. Titta på den ena i en

spegel och se om spegelbilden är identisk med den andra optiska

isomeren.

R-mjölksyra heter också d-mjölksyra efter latin dexter = höger, den

vrider planpolariserat ljus åt höger. S-mjölksyra heter också

l-mjölksyra efter latin laevo = vänster.

35 Bilaga 3

Enkät övning isomeri

Hur gjorde du övningen? Vilka uppgifter gjorde du utan modeller och vilka gjorde du med modeller? Hann du försöka göra alla uppgifter? Hur lyckades du?

Kunde du något om isomeri innan?

Lärde du dig något, gick det bra, var det svårt? Var det något särskilt som var svårt? Berätta lite!

Föredrar du att jobba med modeller eller föredrar du att läsa, skriva och rita, eller spelar det ingen roll?

36

Fundera över skillnaden mellan att använda modeller jämfört med att rita. Tror du att modeller gör det lättare att förstå och lösa uppgifterna? Tror du att kunskapen ”sätter sig” bättre när man ritar molekylerna?

Har du haft något annat praktiskt inslag på en kemilektion (förutom laborationer) som du minns särskilt? Med praktiskt inslag menas här något som avviker från traditionell undervisning med läsning och skrivning. Det kan vara t ex spel, modeller eller liknande där man använder händerna. Vad var syftet och hur fungerade det tror/tycker du?