NATURVETENSKAP, MATEMATIK OCH SAMHÄLLE
Examensarbete i naturkunskap
15 högskolepoäng, grundnivå
Elevers uppfattning om laborationer i
naturkunskapsundervisningen.
Students’ View on Laboratory Work in Science Studies.
Hanna Kryh Öberg
Vidareutbildning av lärare 120hp
Datum för slutseminarium (2021-05-31)
Examinator: Per-Eskil Persson Handledare: Birgitta Nordén
Förord
Det här examensarbetet blir avslutningen på en lång utbildning för min del. Innan jag började arbeta som lärare har jag arbetat som forskare och har både en magisterexamen i biologi samt en doktorsexamen inom biomedicin i bagaget. Just laborationer och naturvetenskapliga experiment är något som intresserat mig genom hela min yrkesverksamma karriär, och det kändes därför som ett lämpligt fokus även för mitt examensarbete. Examensarbetet har utförts i samband med min egen undervisning i naturkunskapskurserna 1b samt 2 och jag vill rikta ett stort tack till de elever som ställt upp på enkäter eller intervjuer och på så sätt gjort den här studien möjlig. Jag vill även tacka min handledare Birgitta Nordén för feedback och tips under arbetets gång.
Sammanfattning
Laborationer är centrala i den naturvetenskapliga undervisningen, inte minst i naturkunskap i gymnasieskolan. Skolforskningsinstitutet betonar i en forskningsöversikt vikten av att lära sig utföra naturvetenskap. Det är dock oklart huruvida lärare och elever har samma uppfattning beträffande laborationens betydelse. Syftet med denna studie är därför att ta reda på hur gymnasieelever uppfattar att laborationer bör vara designade, avseende graden av öppenhet samt timing, för att optimera lärprocessen. Studien utgår från en fenomenografisk ansats i kombination med deskriptiv statistik för att söka kartlägga elevernas olika uppfattningar i frågan. Empirin består dels av enkätsvar från två parallellklasser i naturkunskap 1b som fått utföra en laboration om DNA-extraktion vid olika tidpunkt inom ämnesområdet, dels av intervjuer med elever som läser fördjupningskursen naturkunskap 2 för att möjliggöra en djupare analys.
Resultaten visar att en majoritet av eleverna anser att laborationer är till hjälp för deras förståelse, dock skiljer sig uppfattningen om hur en laboration bäst ska utformas samt när i ett arbetsområde den bör vara placerad. En del elever efterfrågar en mer styrd struktur, medan andra elever uppskattar den frihet som ges vid en öppen laboration och beskriver att de då lär sig mer. Likaså vad gäller timingen föredrar vissa elever att först lära sig det teoretiska och således ha laborationen förhållandevis sent, medan andra elever istället vill ha laborationen tidigt i ett mer intresseväckande syfte. Den här studien kan förutom att vara till hjälp för yrkesverksamma lärare vid deras planering av laborationer, även leda till vidare undersökningar av elevers självkänsla och bemästrande av kritiska kunskapsförmågor i samband med laborationer.
Nyckelord: fenomenografi, frihetsgrader, gymnasieelevers uppfattningar, laborationer, naturkunskapsundervisning, timing, öppna laborationer.
Innehållsförteckning
1. Inledning ... 1
1.1. Syfte och frågeställningar ... 2
2. Teori och kunskapsöversikt ... 3
2.1. Teoretiska perspektiv ... 3
2.1.1. Fenomenografi ... 3
2.1.2. Laborationers betydelse i den naturvetenskapliga undervisningen ... 4
2.1.4. Laborationsdesign ... 6 2.2. Tidigare forskning ... 7 3. Metod ... 11 3.1. Metodval ... 11 3.2. Urval ... 11 3.3. Genomförande ... 12 3.3.1. Frågor ... 12 3.3.2. Datainsamling ... 13 3.4. Analys av data ... 14 3.4.1. Fenomenografisk analys ... 14 3.4.2. Statistisk analys ... 15 3.5. Etiska överväganden ... 15
6. Resultat och analys ... 17
6.1. Laborationens betydelse för förståelsen ... 17
6.2. Laborationens frihetsgrader ... 20
6.3. Laborationens timing inom ämnesområdet ... 23
7. Diskussion och slutsats ... 27
7.2. Laborationens frihetsgrader ... 28
7.3. Laborationens timing inom ämnesområdet ... 29
7.4. Metodreflektion ... 30
7.5. Framtida forskning och yrkesverksamhet ... 32
7.6. Slutsatser ... 32
8. Referenser ... 34
Bilaga 1. - Intervjufrågor ... i
Bilaga 2. – Enkätfrågor ... ii
1
1. Inledning
Laborationer är ett centralt moment i den naturvetenskapliga undervisningen, och är även ett inslag som ofta uppskattas mycket av eleverna. Det finns dock flera olika intentioner med laborationer i skolan, vilket skolforskningsinstitutet kategoriserar på ett tydligt sätt i forskningsöversikt om laborationer i naturvetenskapsundervisningen. Förutom att öka elevernas naturvetenskapliga kunskaper (att lära sig naturvetenskap), handlar det även om att de ska lära sig om den naturvetenskapliga metoden (att lära sig utföra naturvetenskap), samt hur naturvetenskapen i sig själv är beskaffad (att lära sig om naturvetenskap) (Skolforskningsinstitutet, 2020).
Vilken effekt en laboration får på elevernas inlärning kan dock skilja sig åt beroende på hur laborationen är designad (Andersson 2011). Laborationer med en hög frihetsgrad, där endast frågeställningen är given och eleverna själva får välja material och tillvägagångssätt, ger exempelvis eleverna större möjligheter att visa på sitt kunnande om den naturvetenskapliga metoden, jämfört med en mer styrd laboration där det mesta redan är givet i instruktionerna. Öppna laborationer ställer dock större krav på elevernas förförståelse, både vad gäller ämnet i sig, men även gällande exempelvis experimentdesign av kontrollerade försök (Andersson 2011).
Det råder knappast någon tvekan om de flesta lärares goda intentioner när det kommer till laborerandet i skolan. Däremot är det inte helt lätt att veta vad som egentligen kännetecknar en lyckad laboration, samt vilka kunskaper eleverna egentligen får med sig. Här är även elevernas uppfattning av situationen avgörande för hur utfallet kommer bli. Mycket av den tidigare forskning som finns tillgänglig handlar om laborationer inom de mer ”strikt” naturvetenskapliga ämnena såsom biologi, kemi och fysik på området, där eleverna aktivt sökt sig till en naturvetenskaplig utbildning. Ämnet naturkunskap är istället mer tvärvetenskapligt till sin natur och riktar sig snarare till de elever som mer eller mindre aktivt valt bort de naturvetenskapliga ämnena. Detta gör det troligt att elevernas motivation och intresse för ämnet sannolikt kan skilja sig åt en del.
2
I den här undersökningen vill jag därför belysa laborationer i just naturkunskap och undersöka hur elevernas uppfattning om en bra laboration ser ut, både med avseende på hur öppen/styrd laborationen är samt vid vilken tidpunkt den genomförs.
1.1. Syfte och frågeställningar
Syftet med examensarbetet är att ta reda på vad några elever inom gymnasiets naturkunskapskurser har för uppfattning om laborationer. I synnerhet vilka delar i laborationens utformning som eleverna tycker är viktigast för att laborationen ska kunna hjälpa dem förstå centrala koncept och teorier inom naturkunskapen.
Mina frågeställningar är som följer:
På vilket sätt stödjer laborationer lärprocessen och elevers förståelse av ämnet? Hur bör en laboration vara upplagd för att optimera elevers lärande?
o Hur påverkar graden av öppenhet elevers förståelse?
3
2. Teori och kunskapsöversikt
2.1. Teoretiska perspektiv
2.1.1. Fenomenografi
Enligt Staffan Larssons översikt: ”Kvalitativ analys – exemplet fenomenografi” (2010) så är just sökandet efter kvalitativt skilda uppfattningar av hur människor uppfattar saker i sin omgivning centralt för fenomenografin. Det är alltså varken det fysiska fenomenet i sig, eller personens underliggande psykiska funktioner som är av intresse, utan snarare själva den interna relation mellan personen och fenomenet som utgör själva erfarandet (Marton & Booth, 2000).
När ett fenomen studeras så skiljer man mellan första och andra ordningens perspektiv. En beskrivning av fenomenet i sig innebär då ett första ordningens perspektiv, medan en beskrivning av hur någon uppfattar fenomenet utgör ett andra ordningens perspektiv (Marton & Booth, 2000). I det senare fallet är alltså komplexiteten ett steg ”högre” och det innebär även att det finns utrymme för flera olika sätt att erfara ett och samma fenomen, antingen om man ser till en grupp av individer, eller för den delen hos en och samma individ.
När det gäller en grupp elevers uppfattning om exempelvis hur laborationer påverkar inlärningen så kan vi anta dels att det finns flera olika kvalitativt skilda uppfattningar bland eleverna, eftersom det rör sig om skilda individer, dels att det inte finns hur många skilda uppfattningar som helst (Marton & Booth, 2000). Syftet med en fenomenografisk analys är således att söka kartlägga variationen som finns bland de olika uppfattningar som eleverna ger uttryck för och samla dem i beskrivningskategorier. Dessa beskrivningskategori behöver uppfylla vissa krav: de ska ha en tydlig koppling till fenomenet som undersöks, de ska ha en logisk, ofta hierarkisk relation till varandra, och de bör vara så få som möjligt men ändå kunna täcka in de uppfattningar som finns om fenomenet. Den totala sammansättningen av beskrivningskategorier som beskriver uppfattningen om fenomenet utgör i sin tur utfallsrummet, dvs. helheten av olika sätt att erfara fenomenet (Marton & Booth, 2000).
Eftersom de flesta fenomenografiska studier utgörs av ett relativt litet material med bara ett begränsat antal intervjuade personer, kan inte alla tänkbara sätt att erfara fenomenet kartläggas.
4
Målet är dock att kategorierna ska vara fullständiga på så sätt att inget i den befintliga gruppens erfarande lämnats outtalat (Marton & Booth, 2000).
2.1.2. Laborationers betydelse i den naturvetenskapliga undervisningen
Inom den naturvetenskapliga undervisningen har laborationer länge haft en central roll. Skolans laborationer har dock en stor roll att fylla, förutom att verka intresseväckande för eleverna, är tanken att eleverna ska lära sig både om fenomenet som undersöks, det tekniska genomförandet och det naturvetenskapliga förhållningssättet. Skolforskningsinstitutet har nyligen sammanställt en forskningsöversikt om laborationer i naturvetenskapsundervisningen där de identifierat tre tydliga mål med laborationer: 1) att lära sig naturvetenskap, 2) att lära sig utföra naturvetenskap, och 3) att lära sig om naturvetenskap (2020).
Det första målet, att lära sig naturvetenskap, handlar om att eleverna ska tillägna sig kunskaper om naturvetenskapliga fenomen, samt relevanta begrepp och förklaringsmodeller som behövs för att kunna beskriva fenomenet på ett naturvetenskapligt sätt. Laborationerna ger här en möjlighet att tillämpa den teoretiska kunskapen om naturvetenskapliga fenomen i ett mer praktiskt sammanhang. Detta ger förutsättningar för elever att mer konkret se vad som händer och på så sätt lättare ta till sig den teoretiska kunskapen, och tillför samtidigt ett sammanhang och en koppling mellan det studerade fenomenet och verkligheten (Skolforskningsinstitutet 2020).
Att lära sig utföra naturvetenskap handlar såväl om att eleverna får lära sig att hantera olika material
och utrustning i labbet, samt att de får lära sig att formulera frågor och välja lämpliga undersökningsmetoder. De behöver även få lära sig att analysera sina resultat och dra slutsatser från sina experiment (Skolforskningsinstitutet 2020).
Det tredje målet, att lära sig om naturvetenskap, är mer diffust till sin natur, och handlar om att eleverna ska få en förståelse för naturvetenskapens karaktär på en högre nivå. Eleverna ska till exempel kunna förstå vad som kännetecknar de naturvetenskapliga kunskaperna och förstå att kunskap kan förändras om nya forskningsrön tillkommer. Det handlar även om ett kritiskt förhållningssätt och om att kunna bedöma naturvetenskapliga påståenden. Detta mål är inte lika tydligt kopplat till just laborationer, utan kan mycket väl bearbetas bättre i andra sammanhang.
5
Dock kan egna laborativa erfarenheter hos eleverna utgöra en bra grund för att diskutera sådana frågor i klassen (Skolforskningsinstitutet 2020).
Dessa målområden ska inte ses som enskilda enheter, utan allt som oftast utgörs undervisningen vid ett givet tillfälle av en kombination av några av de mål som nämnts ovan. Det är dock viktigt att man som lärare har en tydlig plan med vad man vill uppnå. Man kan till exempel inte förvänta sig att eleverna spontant ska lära sig om alla dessa saker vid ett enskilt laborationstillfälle. Vilken tyngdpunkt de olika delarna har i undervisningen handlar även om elevernas framtida yrkesval. Framtida naturvetare, vilket i gymnasieskolan främst utgörs av elever på naturvetenskaps- och teknik-programmet som läser rena kurser i ex. vis fysik och kemi, har till exempel stor nytta av både naturvetenskapliga kunskaper och en förståelse för experimentdesign och hur naturvetare arbetar. Elever på andra program, som läser kursen naturkunskap, har dock troligtvis inte någon naturvetenskaplig karriär framför sig och i deras fall är det istället lämpligt att fokusera mer på det sista målområdet som handlar om att kritiskt kunna värdera naturvetenskapliga frågor i vardagliga situationer (Skolforskningsinstitutet 2020).
I ämnesplanen för gymnasiets naturkunskapskurser står det till exempel beskrivet som:
”Utifrån aktuella frågeställningar och företeelser ska undervisningen ge eleverna möjlighet att […] använda naturvetenskapliga kunskaper och arbetsmetoder. Det betyder att samtidigt som undervisningen ska behandla olika innehåll […] ska den också påvisa hur dessa frågor kan hanteras utifrån ett naturvetenskapligt förhållningssätt.”
(Skolverket u.å., Ämne – Naturkunskap)
På samma sätt framgår det av kunskapskraven för naturkunskap 2:
“Eleven kan översiktligt beskriva, inom flera olika områden, hur naturvetenskap organiseras och kan användas för kritisk granskning. Vidare utför eleven en enkel naturvetenskaplig undersökning samt redogör översiktligt för den och värderar den med enkla omdömen. Dessutom kan eleven ge enkla exempel på hur teorier kan prövas genom kritisk granskning“
6
2.1.4. Laborationsdesign
Skolforskningsinstitutet beskriver i sin översikt tre övergripande undervisningsupplägg som är vanligt förekommande när det gäller laborationer: Bekräftande undersökning - där eleverna utför laborationen utifrån tydliga recept-lika instruktioner, guidad undersökning - där eleverna utifrån en given frågeställning själva ansvarar för delar av undersökningen samt öppen undersökning – där eleverna själva bestämmer såväl frågeställning, metod och utförande (Skolforskningsinstitutet, 2020). Graden av öppenhet hos en laboration kan även beskrivas i termer av antalet frihetsgrader, där varje frihetsgrad indikerar att en av kategorierna problem, genomförande eller svar lämnats öppet till eleverna att bestämma över (Andersson, 2011). En bekräftande undersökning motsvaras då av noll till en frihetsgrad, medan en öppen undersökning har tre frihetsgrader.
I skolforskningsinstitutets översikt framhävs dock vikten av att eleverna kan behöva tid på sig att utveckla de förmågor som krävs för att genomföra en helt öppen undersökning (Skolforskningsinstitutet, 2020). Man kan därför behöva fokusera på dessa förmågor under flera lektionstillfällen för att gradvis förbereda eleverna på att ta allt större ansvar för laborationerna. Det är till exempel ovanligt att lärare explicit undervisar om just undersökningsdesign, mätning och tolkning av data, något som kunde ha varit till stor nytta för eleverna i synnerhet när de själva behöver vara mer delaktiga i planeringsprocessen (Andersson 2011). En laboration som är mer öppen, ger eleverna större utrymme att visa undersökningsförmåga och resonemang på ett helt annat plan än vad motsvarande laboration med en lägre frihetsgrad kan ge.
När det gäller laborationens timing inom ämnesområdet har det varit desto svårare att hitta någon tydlig översikt. Däremot finns det ett fåtal intressanta studier på området som behandlas under avsnittet tidigare forskning nedan.
7
2.2. Tidigare forskning
Vad gäller designen av laborationsuppgifter och tillvägagångssätt finns en del tillgänglig litteratur. Smith (2012) har exempelvis gjort en jämförelse mellan traditionella receptlaborationer och ett mer problem-baserat tillvägagångssätt. Undersökningen är gjord i Storbritannien på 106 elever i gymnasieålder som läser kemi på ett högskoleförberedande program och syftar dels till att ta fram ett tiotal problembaserade uppgifter att använda i undervisningen, dels till att undersöka elevernas uppfattning om öppna respektive styrda laborationer. Eleverna fick utföra en av de problembaserade uppgifterna som designats för studien och fick besvara en enkät om klassiska laborationer jämfört med det problembaserade tillvägagångssättet. Resultatet visade bland annat att eleverna uppskattade det problembaserade arbetssättet mer eftersom det var ”mer intressant” och ”fick dem att tänka” (min övers.). När det gällde hur lätt laborationen var att slutföra var dock elevernas uppfattning det motsatta, vilket inte är särskilt förvånande med tanke på att det krävs mer av eleverna i det problembaserade tillvägagångssättet och risken att ”köra fast” ökar. Här poängterades dock att ”köra-fast-fasen” är något positivt som gör att eleverna får möjlighet att tänka till och lära sig. Det är dock viktigt att läraren aktivt hjälper eleverna att komma vidare genom väl genomtänkta motfrågor.
Studien lyfte även fram att ett problembaserat tillvägagångssätt inte passar alla elever. Vissa elever blev osäkra när det inte fanns något ”facit”, trots att de för övrigt var akademiskt duktiga elever. De uttryckte att de hade velat ha mer guidning och support (Smith 2012). Värt att notera är dock att eleverna i studien bara fick möjlighet att testa en enstaka problembaserad aktivitet. Att ansvara för en egen undersökning kräver övning, och elevernas självsäkerhet när det gäller laborationer kan därför förväntas öka om flera liknande uppgifter utförs.
Upprepade tillfällen av problembaserat lärande är också något som tas upp i en liknande studie av Wiseman, Carroll, Fowler och Guisbert (2020). Studien har undersökt huruvida ett mer upprepande tillvägagångssätt, med flera omgångar av problemlösande aktiviteter, fungerar bättre än ett klassiskt upplägg med en enstaka avslutande laboration. Eleverna på en universitetskurs i USA utförde totalt sett tre rundor av problembaserade uppgifter som redovisades muntligt för klassen. Efter runda två och tre bedömdes elevernas vetenskapliga färdigheter med hjälp av en kunskapsmatris som fokuserade på laborativa färdigheter som till exempel ”kvalitet på hypotes”,
8
”tolkning av data” och ”felkällor/begränsningar” (min övers.). Resultaten visade att eleverna presterade bättre i fem av sju kategorier efter tredje rundan jämfört med runda två. Studenternas respons mättes även i en avslutande kursutvärdering och det framkom då att andelen positiva kommentarer ökade jämfört med ett mer traditionellt upplägg på kursen under tidigare år, och kommentarerna handlade också mer om experimentdesign och öppna laborationer än tidigare (Wiseman et. al. 2020).
Xu (2012) har skrivit en avhandling som behandlar hur olika grad av öppenhet hos laborationer påverkar elevernas interaktioner under laborationen samt deras skriftliga argument och reflektioner i lab-rapporten. Studien visar bland annat på att en ökad öppenhet hos laborationen påverkar hur eleverna pratar med varandra inom gruppen. Eleverna fokuserade generellt sett mer på att formulera idéer jämfört med en mer styrd laboration, men risken var stor att någon individ intog en mer dominant position i gruppen och att de andra blev mer eller mindre passiva. Denna rollfördelning var generellt sett relativt stabil, även om det förekom att elever bytte roller i situationer där de körde fast. När det gäller laborationsrapporten så verkar mer öppna laborationer leda till att eleverna i högre grad fokuserar på att diskutera själva tillvägagångssättet jämfört med de faktakunskaper de tillägnat sig.
von Zeipel och Westman (2019) behandlar just hur elever och lärare ser på laborationer i relation till deras grad av öppenhet, samt i vilket stadie av lärandeprocessen laborationen placeras. Datamaterialet i studien utgjordes av åtta inspelade laborationstillfällen med elever i årskurs nio från sammanlagt sex olika skolor i Sverige. Vid varje laborationstillfälle hade några elever försetts med spionglasögon som spelade in både ljud och bild. Detta för att fånga upp de tillfällen där eleverna förhandlar med varandra och ger uttryck för att de behöver ny kunskap, vilket i studien likställdes med möjliga lärtillfällen.
Några intressanta slutsatser gällande timingen var bland annat att fler lärtillfällen uppstod i de fall där innehållet var någorlunda känt för eleverna sedan tidigare (von Zeipel & Westman 2019). Vilket pekar på att det kan vara fördelaktigt att placera laborationen i den senare halvan av ämnesområdet. Detta för att eleverna då redan är bekanta med relevanta begrepp och fenomen. Vidare drog man slutsatsen att användandet av mer öppna laborationer i samband med ett relativt nytt ämnesområde är en mindre lyckad kombination. Att själva vara med och forma
9
laborationen var utmanande för eleverna och i kombination med ett nytt ämnesområde där de inte är bekanta med begrepp och fenomen blev det alltför svårt (von Zeipel & Westman 2019).
Nordén och Anderberg (2011) finner i empiriska undersökningar av högstadie- och gymnasieelevers, lärares och rektors uppfattningar om implementering av undervisning i miljövetenskap att kritiska kunskapsförmågor (Critical Knowledge Capability) behövs för att agera och använda kunskap. Kritiska kunskapsförmågor som identifierades som nödvändiga hos eleverna och som utvecklades i lärprocesserna var att (1) ta kommandot och (2) samarbeta som ett lag. Kritiska kunskapsförmågor som identifierades som nödvändiga men inte hade utvecklats tillräckligt väl i lärprocessen var att (3) vara förberedda, (4) agera tvärvetenskapligt samt (5) leda för holistisk förståelse. Kritiska kunskapsförmågor för att hantera komplex kunskap kännetecknades av viljestyrning, självstyrt lärande och kunskapsbildning – förmågor som även torde ha relevans för elevernas prestation när det kommer till öppna laborationer.
När det gäller laborationens timing har Southam, Shand, Buntine, Kable, Read och Morris (2013) gjort en undersökning där de undersökt skillnaden i elevernas uppfattning i en universitetskurs i kemi mellan tre på varandra följande år. Laborationen ”acetylation of ferrocene” var normalt placerad som laboration nummer två, ungefär halvvägs i kursen, men flyttades år 2 på grund av yttre omständigheter, till en position i början av kursen. Laborationen hade dels som mål att eleverna skulle lära sig tekniska färdigheter, såsom att separera ämnen med hjälp av kromatografi, dels att eleverna skulle tillägna sig teoretiska koncept om elektrofil aromatisk substitution. Elevernas enkätsvar från alla tre åren visade på att de uppmärksammat det första målet i samma utsträckning. Däremot var det en tydlig skillnad när det kom till det senare målet. Under år 2, var det markant färre kommentarer som handlade om att lära sig om teoretiska koncept, och eleverna verkar här enbart ha fokuserat på de tekniska procedurerna istället. Detta förklarades med att eleverna i år 2 inte hunnit gå igenom viktiga koncept teoretiskt innan laborationen och att de därför utsatts för en hög kognitiv belastning, med mycket nytt att ta in på kort tid. (Southam et al. 2013).
10
Mycket av den tidigare forskning som finns om laborationers design och utförande utgår från de mer klassiskt laborativa ämnena kemi, fysik och biologi. De flesta av dessa studier är dessutom inriktade mot äldre elever som läser kurser på universitetsnivå. Shumow, Schmidt och Zaleski (2013) har dock undersökt en laboration om pH på high school, vilket väl motsvarar både ålder och utbildningsnivån hos eleverna i min undersökning. I studien har de förutom elevernas uppfattning om laborationen även undersökt hur de undervisande lärarna, samt en utomstående forskare med erfarenhet från ett relevant forskningsområde, såg på laborationen. Studien har dock inte direkt fokuserat på vare sig timingen eller öppenheten hos laborationen utan har mer allmänt fokuserat på elevernas inställning och motivation i laborativa situationer.
Eleverna uppgav att de upplevde laborationer som roliga och intressanta, men rapporterade också en lägre grad av meningsfullhet under laborationer jämfört med andra aktiviteter (Shumow et al 2013). I analysen av lärarnas instruktioner och efterföljande intervjuer framgick det att lärarna hade svårt att motivera laborationens syfte och meningsfullhet, både inom biologikursen och i vardagslivet, för eleverna och sig själva. Den deltagande forskaren hade dock inga problem att identifiera meningsfulla syften med laborationen. Uppfattningen om laborationen skiljde sig även åt mellan elever och lärare, där lärarna var oroliga för att laborationen skulle var för komplicerad för eleverna, medan eleverna snarare gav uttryck för att det var för lätt och därför blev för tråkigt (Shumow et al 2013). Denna skillnad mellan elevernas och lärares uppfattningar belyser vikten av att faktiskt ta reda på hur eleverna själva ser på laborationer i skolan och hur de kan vara till hjälp för inlärningen.
11
3. Metod
3.1. Metodval
För att studera elevernas uppfattningar om laborationer i naturkunskapsundervisningen togs ett fenomenografiskt perspektiv. Eftersom undersökningen först och främst avser att komma fram till kvalitativt skilda sätt att uppfatta laborationer så passar en fenomenografisk ansats bra till den kvalitativa delen av undersökningen. Jag har därför valt att använda mig av intervjuer och öppna enkätfrågor och kommer i min analys att söka dela in elevernas svar i kvalitativt skilda kategorier. Eftersom jag är intresserad av att analysera det hela på en förhållandevis konkret och innehållsbunden nivå känns fenomenografin som ett lämpligt val av analysmetod eftersom den just inriktar sig till att söka efter kvalitativa skillnader i hur människor uppfattar något i sin omvärld (Larsson, 2010). Fenomenografin är även förhållandevis konkret i sin ansats och syftar snarare till att finna lämpliga kategorier, snarare än att djupare analysera de underliggande psykologiska orsakerna till varför man uppfattar det på detta sätt.
Under förutsättning att mängden enkätsvar tillåter det, avser jag även att göra en kvantitativ sammanställning av resultatet för att se hur stor andel av elevernas svar som faller inom de kategorier av uppfattningar som identifierats i studien. Upplägget kan alltså närmast liknas vid en kombinatorisk analys, vilket även Larsson (2010) ger exempel på.
3.2. Urval
Empiriskt material för denna undersökning har samlats in på en gymnasieskola i södra Sverige inom ramen för min undervisning i kurserna naturkunskap 1b, samt naturkunskap 2.
Den första delen av undersökningen bestod av intervjuer med sex elever som läser kursen naturkunskap 2. Eleverna går på ekonomiprogrammet (årskurs 3) eller samhällsprogrammet (årskurs 2 eller 3). Dessa elever hann med att laborera på plats i skolan innan vi övergick till distansundervisning och har inom ramen för gymnasiets naturkunskapsundervisning fått prova på både styrda samt mer öppna laborationer. Eleverna valdes ut i egenskap av en så kallad tillgänglig grupp (Patel & Davidson, 2011) baserat på de elever som regelbundet varit med på laborationerna, samt var villiga att ställa upp på en intervju. Gruppen innefattar elever av båda
12
könen och visar även en spridning vad gäller hög/lågpresterande elever i kursen. Anledningen till att jag valde att genomföra intervjuerna i kursen naturkunskap 2, är framförallt att eleverna har en större erfarenhet av olika typer av laborationer i naturkunskap, eftersom de tidigare läst kursen naturkunskap 1b. Intressant att notera är dock att eleverna läser kursen naturkunskap 2 som ett individuellt val, vilket riskerar att innebära en högre andel elever som tycker om laborationer och finner ämnet intressant, jämfört med kursen naturkunskap 1b som är obligatorisk för alla elever på ekonomi/samhällsprogrammet.
Den andra delen av undersökningen var av mer experimentell karaktär och omfattade två klasser av elever som läser den mer grundläggande kursen naturkunskap 1b. Eleverna går på ekonomiprogrammet (årskurs2). Den första klassen genomförde en laboration om DNA-extraktion under första halvan av arbetsområdet om genetik, medan den andra klassen utförde samma laboration sent inom arbetsområdet, veckan innan provet. Laborationen och upplägget var detsamma för båda klasserna och i båda fallen utfördes laborationerna på distans i hemmet (pga. den rådande pandemisituationen). Eleverna hade dock tillgång till direkt vägledning genom videosamtal under laborationen. När arbetsområdet avslutats blev eleverna ombedda att fylla i en enkät om laborationers betydelse för inlärningen, med särskilt fokus på laborationens placering inom arbetsområdet. Dessa klasser valdes ut till undersökningen främst baserat på att de i egenskap av parallellklasser på samma program kan antas ha liknande förutsättningar vad gäller intressen, studiemotivation, samt antagningspoäng för att komma in på programmet.
3.3. Genomförande
3.3.1. Frågor
Intervjufrågorna till den första delen av undersökningen utformades till största del som öppna frågor där eleverna själva fick lov att utveckla sina svar. Eftersom intervjun genomfördes muntligt fanns även möjlighet till uppföljande följdfrågor för att söka förtydliga innebörden av elevernas svar. En förteckning över frågor samt följdfrågor finns redovisade i Bilaga 1. Avsikten med frågorna var att ta reda på vilka syften eleverna identifierar med laborationer, samt hur eleverna anser att laborationer bör vara utformade i termer av öppenhet, timing och redovisning för att ge bäst effekt.
13
Enkätfrågorna till den andra delen av undersökningen, bestod av en blandning av öppna frågor, samt frågor med definierade svarsalternativ, och finns redovisade i Bilaga 2. De teman som berördes var: laborationens betydelse för inlärningen, graden av öppenhet, samt timingen inom arbetsområdet. Frågorna med bestämda svarsalternativ syftade till att kunna göra en kvantitativ jämförelse av svaren mellan de båda klasserna, men följdes upp av en fritextfråga för motivering av svaret. Detta för att undvika ett slentrianmässigt kryssande av mittenalternativet. De öppna frågorna överlappar till stor del frågorna i den inledande intervjustudien och syftar då till att bekräfta och utveckla de uppfattningar som framkommit där. Fördelen är att enkät-formatet möjliggör ett större datamaterial, och urvalet av elever skiljer sig även från det tidigare fallet i och med att det här är en mer grundläggande kurs i naturkunskap.
3.3.2. Datainsamling
Intervju
Den första delen av studien bestod av intervjuer med sex elever från kursen naturkunskap 2. Intervjuerna genomfördes online med hjälp av Google Meet, och en videoinspelning gjordes för att lättare kunna analysera intervjun i efterhand. Eleverna deltog i intervjuerna enskilt eller i par. Intervjuerna transkriberades sedan i sin helhet. Eleverna gav sitt samtycke till att delta i studien, dels muntligt i samband med intervjun, dels i form av ett skriftligt samtycke, se Bilaga 3. Under intervjun utgick jag från ett antal förutbestämda frågor, samt ställde följdfrågor där jag ansåg att det behövdes för att förtydliga eller utveckla elevens svar. Jag försökte förhålla mig så neutral som möjligt och påpekade att alla olika uppfattningar var av intresse för studien.
Enkät
Studien andra del genomfördes i form av en enkätundersökning i två parallellklasser på ekonomiprogrammet. Enkäten skickades ut i online i form av ett webformulär (Google-Forms) till de 40 elever som gett sitt skriftliga samtycke till att delta i studien. Totalt sett 23 elever svarade på enkäten, varav 11 elever från klassen som utfört laborationen tidigt, och 12 elever från klassen som utfört laborationen sent inom arbetsområdet, vilket motsvarar ett bortfall på 42,5%. Enkäten genomfördes anonymt, men med möjlighet att ställa upp på en fördjupande intervju vid behov. Det var dock inte så många elever som var intresserade av detta alternativ.
14
3.4. Analys av data
3.4.1. Fenomenografisk analys
Arbetsgången för den fenomenografiska analysen av de öppna frågorna inspirerades av Marton och Booth (2011) samt Patel och Runa (2011). Det insamlade materialet från både intervjuer och enkäter lästes först igenom flera gånger för att få en förståelse för materialet samt ge en uppfattning om innebörden. Frågorna grupperades sedan utifrån tre olika teman, vilka återspeglar de frågeställningar som studien utgår ifrån: 1) Laborationens betydelse för förståelsen, 2) Laborationens grad av öppenhet och 3) Laborationens placering inom arbetsområdet.
Inom varje tema så färgkodades svaren för att identifiera liknande formuleringar och svarsformuleringarna kunde på så sätt delas in i preliminära beskrivningskategorier. För att möjliggöra en senare korrelation mellan olika uppfattningar och svaren på de kvantitativa frågorna har dock ordningen på de individuella svaren bibehållits. I de fall en elev gett uttryck för flera olika uppfattningar i samma mening, har meningen delats upp i flera delar och har således fått ingå i flera beskrivningskategorier. Svårplacerade svarsformuleringar analyserades en extra gång för att säkerställa vilken kategori som passade bäst. Efter den preliminära indelningen lästes svaren igenom ännu en gång och beskrivningskategorierna reviderades för att bättre belysa de olika uppfattningar som eleverna gett uttryck för, samt för att söka hålla antalet kategorier till ett minimum, vilket Marton och Booth tar upp som ett viktigt kriterium vid val av antal kategorier (2011).
Slutligen valdes representativa citat ut från materialet. För varje frågeställning, har jag först valt att presentera ett par citat från de mer utförliga intervjuerna för att belysa skillnader i elevernas uppfattning. Uppfattningarna från enkäterna har sammanställts i tabeller, som förutom exempel på citat även ger en fingervisning över hur vanliga de olika uppfattningarna var i det insamlade materialet.
15
3.4.2. Statistisk analys
Då studien utgår ifrån ett begränsat antal elever, har grafer och tabeller använts för att ge läsaren en översikt över materialet, samt för att kunna relatera elevuppfattningarna till praktiska aspekter kring exempelvis laborationens placering. Statistiken syftar alltså inte till att söka bekräfta eller förkasta hypoteser utan är snarare av deskriptiv karaktär.
När det gäller antalet frihetsgrader har jag valt att modifiera mitt insamlade material något för att bättre överensstämma med tidigare litteratur. I min enkät fick eleverna ursprungligen frågan om vilka delar de ansåg att eleven själv skulle få styra över, med svarsalternativen: 1) Frågeställning, 2) Material, 3) Metod, 4) Resultat. Den gängse klassificeringen av antal frihetsgrader bygger dock på tre kategorier: ”Problem”, ”Genomförande” och ”Svar” (Andersson, 2011). Inför analysen av antalet frihetsgrader valde jag därför att sammanföra elevsvaren från ”material” och ”metod” till en gemensam kategori. Elever som indikerat åtminstone en av de båda kategorierna material och metod som ”eleven väljer” tolkades som ”eleven väljer” även för den nya samlade kategorin material/metod.
Antalet önskade frihetsgrader räknades sedan ut för varje elev som antalet kategorier med ”eleven väljer”. ”0” frihetsgrader innebär således en helt lärarstyrd laboration och ”3” frihetsgrader en helt öppen laboration där eleverna styr över allt. Jag har dock inte tagit någon hänsyn till vilken/vilka delar av laborationen som önskats öppna respektive styrda.
3.5. Etiska överväganden
Jag har utgått ifrån vetenskapsrådets fyra forskningsetiska principer (Vetenskapsrådet, u.å.) vid planering, insamling och bearbetning av materialet till denna undersökning. Den första principen, informationskravet innebar i detta fall att deltagarna informerades, muntligt och skriftligt, om undersökningens syfte, vilken roll de utgör i undersökningen, samt var resultaten kommer att publiceras. Vidare informerades de om att deltagandet var frivilligt och att det närsomhelst kunde avbrytas.
16
Princip nummer två är samtyckeskravet, vilket betyder att deltagarna själva har rätt att bestämma över sin medverkan i studien och det hänger nära samman med just informationskravet ovan (Vetenskapsrådet, u.å.). Deltagarna i studien utgörs av gymnasieelever som är 17-19 år gamla och enligt lagen om etikprövning (SFS 2003:460) anses de själva kunna ge sitt samtycke utan vårdnadshavares underskrift. Ett skriftligt samtycke inhämtades således från eleverna i samband med att de informerades om studien och i de fall där muntliga intervjuer genomfördes, gav eleverna dessutom sitt muntliga samtycke till att delta i studien.
Det tredje kravet; konfidentialitetskravet, handlar om hanteringen av personuppgifter och att forskaren försäkrar sig om att deltagarna beskrivs på ett sådant sätt i rapporteringen att de inte kan identifieras av utomstående (Vetenskapsrådet, u.å.). Deltagarna i enkätdelen av undersökningen deltog anonymt, förutsatt att de inte själva skrev att de kunde tänka sig att bli kontaktade för en uppföljande intervju. Information om program och klass samlades dock in för alla deltagare i enkäten för att kunna koppla svaren till rätt laborationsupplägg. När det gäller intervjuerna av eleverna i naturkunskap 2 kursen, så spelades samtalen in (bild och ljud). I den slutliga rapporten har deltagarna dock avidentifierats och med tanke på att kursen har ett förhållandevis litet antal elever så har jag även avstått från en detaljerad beskrivning av intervju-deltagarnas sammansättning i termer av exempelvis kön, ålder och programtillhörighet. Undersökningen i sig är dock inte känslig till sin natur så sannolikheten att någon skulle bli kränkt eller ta psykisk eller fysisk skada anser jag vara obefintlig.
Slutligen innebär den sista principen, nyttjandekravet att de uppgifter som samlats in enbart får användas för forskningsändamål. De får inte heller användas för beslut eller åtgärder som påverkar den enskilde (Vetenskapsrådet, u.å.). Eftersom jag har eleverna i min ordinarie undervisning och även sätter betyg på dem vid kursen slut så förekommer det en viss risk för en beroendeställning som kan ha påverkat huruvida eleverna ville delta i undersökningen eller inte. Jag har dock varit noga med att informera dem om att deras enkätsvar, intervjuer eller ev. avhopp från studien inte på något sätt kommer att påverka deras betyg i kursen.
17
6. Resultat och analys
Frågorna som använts i intervjuer och enkäter behandlar tre olika aspekter av laborationer och jag har därför valt att presentera resultaten för varje aspekt var för sig. Dessa aspekter återspeglar även de frågeställningar som jag utgått ifrån.
6.1. Laborationens betydelse för förståelsen
Den första delen av min frågeställning handlar om huruvida eleverna anser att laborationer är till hjälp för deras förståelse av ämnesinnehållet, och om så är fallet på vilket sätt? Frågor om syftet med laborationer, samt hur laborationer bidrar till förståelsen ingick dels i intervjuerna med elever från kursen naturkunskap 2, dels i det större enkätmaterialet med elever från naturkunskap 1b. Avsikten med frågan var att belysa elevernas inställning till laborationer i allmänhet, samt att ta reda på om eleverna upplever att laborationerna faktiskt hjälper dem i deras skolarbete.
Bland de intervjuade eleverna i kursen naturkunskap 2 så var alla överens om att laborationer var viktiga för förståelsen. Alla eleverna betonade på något sätt vikten av praktiska moment som ett komplement till den i övrigt teoretiska undervisningen i naturkunskap, vilket exemplifieras av följande citat:
“Om man först har liksom pratat om någonting och haft genomgång, så kan det vara rätt så bra att ha en laboration sen. För då ser man ju liksom det också och det ger ju en ökad förståelse när man får testa på och inte bara höra det” (ip2)
Några av eleverna sade även att de överlag föredrog praktiska moment och påpekade till exempel att:
“Det fastnar liksom mycket mer i hjärnan när man [...] gör saker, istället för att bara sitta och läsa i en bok.”(ip6)
Eleverna tog även upp andra avsikter med laborerande, såsom att det tillför en variation till ämnet och att det gör ämnet roligare och intressantare, framförallt om laborationen förekommer relativt tidigt i ett ämnesområde, vilket följande citat illustrerar:
18
“Alltså om jag gör någonting praktiskt så gör jag mer. Alltså fattar tycke bättre för området än om jag har bara teori i början” (ip5)
En elev nämnde dessutom att laborationer kunde vara bra för att förstå hur själva forskningsprocessen går till:
“Ja, hur en laboration går till. Om man vill jobba som ja.. forskare kanske, så vet man ju hur det går till och så” (ip4)
Även bland enkätsvaren från elever som läser naturkunskap 1b har en majoritet angett att laborationerna är till hjälp för deras förståelse. Hela 20 av 23 elever har markerat en fyra eller högre på frågan ”Anser du att laborationer är till hjälp för din förståelse av ämnet?” (Figur 1). Intressant nog verkar fördelningen skilja sig något mellan grupperna, där eleverna som utförde laborationen tidigt verkar värdera laborationens inverkan på förståelsen högre.
Figur 1. Diagrammet visar fördelningen av
antalet elevsvar för frågan ”Anser du att laborationer är till hjälp för din förståelse av ämnet?”. Eleverna har svarat på en skala från 1-5 och varje elev har bara svarat en gång. Svaren är även uppdelade baserat på huruvida eleven utfört laborationen om DNA tidigt eller sent i arbetsområdet.
När det gäller de olika syften med laborationer som eleverna i kursen naturkunskap 1b beskriver (se tabell 1) finns det ett stort överlapp med de kategorier som identifierats från intervjuerna. Det var dock inte någon av eleverna från naturkunskap 1b kursen som tog upp syftet att lära sig mer om själva forskningsprocessen i det här läget.
19 Vilka olika syften kan du se med laborationer i undervisningen?
Fördelning av elevsvar utifrån frågan: Anser du att laborationer är till hjälp för din förståelse av ämnet?
Totalt 1 2 3 4 5
1. Få mer förståelse för ämnet eftersom man får
uppleva det själv. 14 - - - 6 8
2. Få utföra det praktiskt.
9 - - 1 1 7
3. Ger variation och ett avbrott från det teoretiska.
5 - - - 2 3
4. Det blir roligare och på så sätt mer intressant.
5 - - 1 - 4
5. Öva på generella förmågor såsom att samarbeta i
grupp, samt att ta eget ansvar. 2 - - - 1 1
6. Laborationer är inte nödvändiga för förståelsen
1 1 - - - -
Tabell 1. Tabellen redovisar de övergripande beskrivningskategorier som framkommit i enkätmaterialet
med avseende på vilka syften eleverna beskriver att de uppfattar med laborationer. Den högra delen av tabellen relaterar även elevernas uppfattning om laborationens syfte till hur eleverna svarat på frågan om huruvida laborationer är till hjälp för deras förståelse av ämnet. Tabellen är baserad på antal skilda uppfattningar och inte enskilda elevsvar. Samma elev kan alltså ha uttryckt flera olika uppfattningar, och förekommer då på flera olika ställen i materialet.
En annan fråga i enkäten behandlade mer specifikt hur laborationen påverkar elevens egen förståelse av ämnet (Tabell 2). Svaren här överlappar till viss del de kategorier som framkommit i Tabell 1. Antalet elevuppfattningar är dock totalt sett färre här, och varje elevsvar är mer fokuserat på en enskild uppfattning jämfört med tabell 1. Intressant att notera är också att några elever påpekar den egna arbetsinsatsen, i och med att ” du verkligen måste förstå vad du gör när du ska laborera”.
20 På vilket sätt tycker du att laborationer påverkar din förståelse av ämnet?
Fördelning av elevsvar utifrån frågan: Anser du att laborationer är till hjälp för din förståelse av ämnet?
Totalt 1 2 3 4 5
1. "Man får en bild av vad man har pluggat på och
man får se med egna ögon hur det går till." 15 - - 2 5 8 2. " [det] ökar förståelsen då du verkligen måste förstå
vad du gör när du ska laborera." 3 - - - 1 2
3. "Det är lite variation i arbetsuppgifterna vilket leder till att man tycker att det är roligare och på så sätt lär man sig det bättre."
2 - - - 1 1
4. "Jag är en person som jobbar enklast ur ett
praktiskt perspektiv!" 2 - - - - 2
Tabell 2. Tabellen visar hur eleverna upplever att laborationen påverkar deras förståelse av ämnet.
Beskrivningskategorierna har här exemplifierats med ett elevcitat från respektive kategori. Den högra delen av tabellen relaterar även elevernas uppfattning om laborationens syfte till hur eleverna svarat på frågan om huruvida laborationer är till hjälp för deras förståelse av ämnet. Tabellen är baserad på antal skilda uppfattningar och inte enskilda elevsvar. Samma elev kan alltså ha uttryckt flera olika uppfattningar, och förekommer då på flera olika ställen i materialet.
6.2. Laborationens frihetsgrader
När det gäller uppfattningen om hur öppen en laboration bör vara för att vara optimal, gick elevernas åsikter isär något. Några av de intervjuade eleverna från naturkunskap 2 kursen menade på att de lär sig bättre om de själva får vara mer delaktiga även i planeringsfasen av laborationen vilket illustreras av följande elevcitat:
“att man får liksom instruktioner så man själv får alltså planera sin laboration. Liksom att man inte får strikta direktiv, utan man får läsa hur man ska göra och så gör man det utifrån det.“(ip2)
Andra elever uttryckte istället en oro över att själva behöva ta initiativ och efterfrågade mer styrda laborationer, där de guidas av läraren steg för steg. En elev beskrev det såhär:
21
“Ja alltså, jag hade inte velat att du och jag helt fick bestämma för jag vet ju inte liksom. Jag är ju inte bäst på att laborera. Så jag hade ju gärna velat ha någon som liksom ledde mig längs vägen typ” (ip6)
Då antalet intervjuer var relativt få, tyckte jag att det var intressant att inkludera frågan om öppna laborationer även i enkäten. Eleverna tillfrågades då mer specifikt vilken/vilka delar av laborationen som eleven borde få vara delaktig i att planera (dock med stöd från läraren), samt vilka delar som läraren borde styra över, till exempel genom att det är beskrivet i lab-handledningen. En majoritet av eleverna svarade att själva resultatet borde vara upp till eleverna själva, medan det var mer delade meningar kring frågeställning och material/metod (Figur 2).
Figur 2. Diagrammet visar fördelningen av
antalet elevsvar till frågan ”Vilka delar i en laboration tycker du att eleven själv borde få välja att laborationen ska vara så givande som möjligt?”. Kategorin Material/metod var ursprungligen uppdelat på två kategorier men har lagts samman till en gemensam kategori för att bättre motsvara beräkningen av frihetsgrader i tidigare litteratur på området. Elever som indikerat minst en av material och metod som ”eleven väljer” har således räknats som ”eleven väljer” för den gemensamma kategorin Material/Metod här.
Även det totala antalet frihetsgrader per elev indikerade att många elever var villiga att ta ansvar för någon ytterligare del av laborationen utöver resultatet, men att endast ett fåtal elever kände sig redo att utföra en helt öppen laboration (Figur 3).
22
Figur 3. Diagrammet visar det antalet
frihetsgrader som varje enskild elev gett uttryck för i den föregående frågan (se Figur 2). Två frihetsgrader reflekterar i det här fallet att eleven har markerat två av kategorierna i figur 2 som ”eleven väljer”, oberoende av vilka kategorier som valts. Elevsvaren är unika, dvs. varje elev har bara svarat en gång.
Enkäten innehöll även en följdfråga om vilka potentiella fördelar och nackdelar som eleven kunde se med en mer öppen laboration. Detta för att ge en fördjupad förståelse av varför eleven föredrog en viss grad av öppenhet. Beskrivningskategorierna som identifierats från svaren på denna fråga finns summerade i tabell 3.
Vilka fördelar eller nackdelar anser du att det finns med mer öppna laborationer (tex. där eleven själv väljer material och metod)?
Fördelning av elevsvar utifrån antal önskade frihetsgrader
Totalt 0 1 2 3 Fördelar
1. ”..man blir mer självständig.” 10 - 3 5 2
2. ”Man förstår allt bättre när man själv får bestämma
allt” 5 - 1 2 2
3. ”… man lär sig experimentera och komma fram till
saker själv” 3 - 1 1 1
4. ”… man utforskar själv vilket kan leda till att man
antingen lär sig av sina misstag eller lyckas direkt” 1 - - 1 -
Nackdelar
5.”… samtidigt kan man även göra fel och då är
laborationen meningslös” 6 - 3 2 1
6. ”Lättare att göra fel!” (omotiverat) 4 - - 4 - 7. ”Kan bli farligt”
23
8. ”Syftet av laborationen kanske inte kommer fram
lika tydligt” 2 - 1 1 -
9. ”… det kan ta längre tid och bli fel många gånger innan det blir rätt vilket är tidskrävande och
frustrerande”
1 - 1 - -
10. ”…andra resultat jämfört med sina klasskompisar
och då blir de svårare att diskutera” 1 - 1 - -
Tabell 3. Tabellen redovisar vilka fördelar och nackdelar som eleverna ger uttryck för när det gäller mer
öppna laborationer. Beskrivningskategorierna har här exemplifierats med ett elevcitat från respektive kategori. Den högra delen av tabellen relaterar även elevernas uppfattning om fördelar och nackdelar med öppna laborationer till deras önskade antal frihetsgrader (se figur 3). Tabellen är baserad på antal skilda uppfattningar och inte enskilda elevsvar. Samma elev kan alltså ha uttryckt flera olika uppfattningar, och förekommer då på flera olika ställen i materialet.
Den vanligaste fördelen som eleverna lyfter fram relaterar till att man blir mer självständig (10 elevsvar) och att man då får en bättre förståelse för det undersökta fenomenet (5 elevsvar) eftersom man inte kan förlita sig på ett färdigt recept. Intressant nog är den vanligaste nackdelen relaterad till att eleverna på något sätt kommer fram till ”fel” resultat och att laborationen då blir värdelös (6+4 elevsvar). En tolkning av detta skulle kunna vara att en del elever känner osäkerhet kring sin egen laborativa förmåga och/eller en rädsla för att deras betyg i kursen kan komma att påverkas om de skulle göra fel.
6.3. Laborationens timing inom ämnesområdet
Den sista delen av mitt syfte relaterar till laborationens timing inom ämnesområdet. Eleverna från båda kurserna tillfrågades angående vid vilken tidpunkt de ansåg att laborationen borde placeras för att ge bäst utdelning avseende förståelsen.
I intervjumaterialet från eleverna i naturkunskap 2 föredrog de flesta eleverna att ha laborationen förhållandevis sent inom ämnesområdet. Detta för att hinna skaffa sig en förståelse för området och ha tillräcklig bakgrundsfakta för att kunna ta till sig laborationen på bästa sätt. En elev beskrev det såhär:
“Ja, alltså jag tror framåt slutet, för då har man liksom fått massa bakgrundsinformation om lite olika egenskaper, vad ämnet liksom kan göra och sånt, så man liksom sen gör det vid slutet. Och liksom ja, bra då kan du liksom detta från typ en labbrapport eller något sånt..”(ip3)
24
Andra elever föredrog istället att ha laborationen i början eller mitten av arbetsområdet för att få en motivationshöjande effekt:
“Ja mer i början än i slutet liksom, för då kanske man kan uppfatta ämnet som intressantare.”(ip5)
Bland eleverna från kursen naturkunskap 1b var svaren lite mer blandade. De elever som utfört laborationen sent, var också mer benägna att svara att de föredrog att ha laborationen i mitten eller i senare halvan av arbetsområdet, medan eleverna som hade laborationen tidigt var mer utspridda i sina svar (Figur 4)
Figur 4. Diagrammet visar fördelningen av
antalet elevsvar till frågan ”När inom ett arbetsområde tycker du att en laboration gör bäst nytta?”. Eleverna har svarat på en skala från 1-5 och varje elev har bara svarat en gång. Svaren är även uppdelade baserat på huruvida eleven utfört laborationen om DNA tidigt eller sent i arbetsområdet.
Elevernas motiveringar till den önskade placeringen av laborationen är summerade i tabell 4 nedan. Förutom de uppfattningar som framkom från de tidigare intervjuerna, så beskrev eleverna i enkäten även en del strategiska argument, såsom att laborationen inte skulle hamna för nära ett eventuellt prov, eller att det är skönt med ett avbrott i mitten av kursen.
25 Varför tycker du att laborationen gör bäst nytta där?
Fördelning av elevsvar utifrån frågan: När inom ett arbetsområde tycker du att en laboration gör bäst nytta?
Totalt 1 2 3 4 5
Förkunskaper
1. ”För att då får man först se hur det går till och sen
får man lära sig varför det blir så.” 2 2 - - - -
2. "För då har man förkunskap först och efter labben
kan man fördjupa sig i det.” 11 - 2 9 - -
3. "Eftersom att man har pluggat och lärt sig mycket fram till man ska göra laborationen vilket gör att man har mycket bättre koll på vad som händer under laborationen."
8 - - - 7 1
Intresseväckande/motiverande
4. "För då får man en inblick och blir mer
intresserad." 2 1 1 - - -
Strategisk placering i kursen
5. "Det är också som en rolig grej och skönt med ett
litet ”break” från allt teoretiskt” 1 - - 1 - -
6. ” … det inte är för nära ett eventuellt prov.” 1 - - - 1 -
Tabell 4. Tabellen beskriver elevernas uppfattning om varför laborationen gör bäst nytta vid den
tidpunkt de valt. Beskrivningskategorierna har här exemplifierats med ett elevcitat från respektive kategori. Den högra delen av tabellen relaterar elevernas uppfattning till tidpunkten de önskat för laborationen (se figur 4). Tabellen är baserad på antal skilda uppfattningar och inte enskilda elevsvar. Samma elev kan alltså ha uttryckt flera olika uppfattningar, och förekommer då på flera olika ställen i materialet. Vid analysen av beskrivningskategorier har jag i fallet med strategisk placering i kursen valt att dela upp svaren i två skilda kategorier med tanke på citatens unika karaktär, trots det låga antalet elevuppfattningar.
Många av elevsvaren relaterar till mängden förkunskaper, vilket även tydligt korrelerar med den valda tidpunkten för laborationen (Figur 4 och Tabell 4). De elever som föredrar att ha laborationen sent i arbetsområdet (fyra eller högre i Figur 4) motiverar det med att man behöver ordentliga förkunskaper inför laborationen, medan de elever som föredrar att laborationen är placerad tidigare inom arbetsområdet (trea eller lägre i Figur 4) snarare har motiverat sitt val med att man sedan kan fördjupa sig mer efter laborationen.
26
När det gäller eleverna från kursen naturkunskap 1b så har de i enkäten även fått svara på hur de upplevde att timingen blev på laborationen om DNA som vi nyss utfört. Alla tillfrågade elever förutom en, uppgav att timingen blivit bra och hade inga synpunkter på förbättring. Intressant nog var detta detsamma för båda grupperna oberoende av om de laborerat tidigt eller sent.
27
7. Diskussion och slutsats
7.1. Laborationens betydelse för förståelsen
Samtliga intervjuade elever samt en majoritet av eleverna i enkäten uppgav att laborationer är till hjälp för deras förståelse av ämnet. När det gäller enkätstudien så grundade den sig på två parallellklasser som utförde samma laboration (DNA extraktion ur frukt) vid olika tidpunkter inom arbetsområdet - den ena 2 veckor in i arbetsområdet och den andra 5 veckor in i arbetsområdet, vilket motsvarar ca 2 veckor innan provet. Intressant nog så verkar gruppen som utförde laborationen under senare halvan av arbetsområdet vara mer positivt inställda till laborationers betydelse för förståelsen i allmänhet, jämfört med gruppen som genomförde laborationen i första halvan av arbetsområdet (Figur 1).
När det gäller de övergripande mål som eleverna identifierar med laborationer, så var svaren relativt likartade mellan eleverna som läser den grundläggande kursen naturkunskap 1b och de som läser den mer avancerade fördjupningskursen naturkunskap 2. De vanligaste uppfattningarna var dels att laborationer syftar till att öka förståelsen för ämnesinnehållet, samt dels att ett praktiskt moment ger variation så att man lär sig innehållet bättre (se elevcitat från intervjuer, samt tabell 1). Båda dessa uppfattningar överensstämmer framförallt med det som skolforskningsinstitutet(2020) klassificerar som ”att lära sig naturvetenskap”. De övriga två målen med laborationer som skolforskningsinstitutet lyfter fram: ”att lära sig utföra naturvetenskap” och ”att lära sig om naturvetenskap” får en betydligt mindre roll i form av en enstaka elev från fördjupningskursen som berörde målet att man fick lära sig hur det var att arbeta som forskare.
En anledning till att så få elever uppmärksammade målet om att utföra naturvetenskap kan vara att den inledande informationen kring undersökningen hade ett tydligt fokus på just elevens egen förståelse av det naturvetenskapliga innehållet vilket kan ha påverkat eleverna till att tänka i den riktningen. En annan tänkbar anledning är dock att de flesta laborationer som eleverna stött på under sin skoltid har varit väldigt uppstyrda laborationer av en mer bekräftande karaktär vilket inte ger särskilt mycket utrymme till att lära sig om hur man utför naturvetenskap på ”riktigt”.
28
Elevernas erfarenhet av laborationer sedan tidigare kan också tänkas skilja sig åt mellan eleverna i grundkursen naturkunskap 1b och fördjupningskursen naturkunskap 2. För eleverna i fortsättningskursen utgjordes dessutom elevernas senaste laboration av en mer öppen laboration vilket tvingat eleverna att mer anta rollen som forskare, något som kan ha influerat elevernas tankar under intervjun. Skillnaden i laborationsvana kan dessutom tänkas vara ännu större jämfört med elever i motsvarande årskurs på det naturvetenskapliga programmet, där laborationer ingår i ett flertal ämnen.
7.2. Laborationens frihetsgrader
När det gäller elevernas uppfattning kring öppna laborationer verkar meningarna skilja sig åt en del. Bland enkäterna så verkar de flesta elever tycka att det vore rimligt att eleverna är med och styr över några delar av undersökningen – till exempel material/metod och resultat, alternativt frågeställning och resultat, medan läraren styr över resterande delar. Bland motiveringarna finner vi både positiva aspekter såsom att eleverna blir mer självständiga samt att de lär sig att experimentera på egen hand. Samtidigt förekommer det många negativa aspekter såsom en rädsla för att det ska bli fel och att laborationen då kommer att bli meningslös (se Tabell 3).
Även bland de intervjuade eleverna i fördjupningskursen naturkunskap 2 ger eleverna uttryck för dessa uppfattningar. Några elever uppskattar friheten och beskriver det som att man lär sig mer när man tvingas ta ansvar själv, medan andra uttrycker en osäkerhet kring den egna laborativa förmågan (jmf Smith, 2012). Intressant nog verkar det inte ha med elevernas naturvetenskapliga kunskaper eller skolprestation i allmänhet att göra, då även normalt högpresterande elever gav uttryck för denna osäkerhet. Det verkar snarare som att det är elevernas självkänsla och självförtroende när det kommer till just laborerande som påverkar deras åsikter om laborationens frihetsgrader på ett förhållandevis påtagligt sätt. En förklaring skulle kunna vara att de elever som sedan tidigare är väl förtrogna med de kritiska kunskapsförmågor som krävs i en mer öppen laboration, också känner sig mer bekväma i situationen jämfört med de elever som ännu inte bemästrar dessa förmågor (jmf Nordén & Anderberg, 2011 samt Wiseman et. al. 2020). En viktig poäng att ta till sig som lärare är att det är synnerligen viktigt vid mer öppna laborationer att tydliggöra målet med laborationen för
29
eleverna, samt att gå igenom vad som kommer att bedömas och poängtera att det inte primärt är ”rätt svar” som efterfrågas, utan snarare en reflektion över metodval och tillvägagångssätt.
I skolverkets stödmaterial: “Öppna laborationer - öppna sinnen” poängteras även att en laboration med stor frihetsgrad kräver att eleverna gradvis fått vänja sig vid alltmer öppna laborationer (Skolverket 2021). Att prestera bra på en helt öppen laboration är med andra ord en träningsfråga och inte något man kan förvänta sig att eleverna är vana vid sedan tidigare, i synnerhet med tanke på att elever i de mer grundläggande naturkunskapskurserna ofta har en begränsad erfarenhet av laborationer. Förhoppningsvis kan även en gradvis ökande öppenhet leda till att elevernas självkänsla när det gäller laborerande stärks.
7.3. Laborationens timing inom ämnesområdet
En majoritet av eleverna i enkätundersökningen, i synnerhet de elever som utförde laborationen om DNA sent i arbetsområdet, verkar föredra att ha laborationen antingen i mitten av arbetsområdet eller strax därefter. Eleverna som utförde laborationen tidigt hade däremot en mer utspridd fördelning bland sina svar (Figur 4). En anledning till detta skulle kunna vara att eleverna, medvetet eller omedvetet, påverkats av den senaste laborationen när de besvarat enkäten. Intressant att notera är dock att spridningen på laborationens placering, på grund av yttre omständigheter inte blev så stor som planerat – den tidiga gruppens laboration blev försenad med en vecka och provet blev också framflyttat vilket gjorde att laborationen för den sena gruppen inte hamnade riktigt så sent som planerat.
Det finns även en tydlig korrelation mellan hur eleverna motiverar placeringen av laborationen. De elever som föredrar att ha laborationen tidigt motiverar det med att det väcker ett intresse för ämnesområdet samt att man kan fördjupa sig mer efter laborationen och då få en större förståelse. Elever som föredrar att ha laborationen sent motiverar istället sitt val med att man då har fått större förkunskaper vilket gör att man kan ta till sig laborationen på ett bättre sätt, något som även framkommit i tidigare studier (jmf von Zeipel & Westman, 2019, samt Southam et. al. 2013).
30
Eleverna som intervjuats gav uttryck för samma tendens och här verkar det även finnas ett visst överlapp med frågan om laborationens öppenhet. De elever som önskar mer styrda laborationer verkar även i större grad föredra att ha laborationen tidigt i ett arbetsområde för att väcka motivation. Likaså verkar de elever som önskar ett mer öppet upplägg på laborationen generellt föredra att ha laborationen i det senare skedet av ämnesområdet. De senare eleverna beskriver också ofta laborationen som ett bedömningsmoment som bekräftar vad de lärt sig. Flera av de här eleverna upplever jag som väldigt ambitiösa och måna om att få ett bra betyg, vilket kanske är en bidragande orsak till att de föredrar det här upplägget.
7.4. Metodreflektion
Eleverna som deltagit i denna studie består av elever som jag undervisar i någon av kurserna naturkunskap 1b och naturkunskap 2 på gymnasiet. Från naturkunskap 2 kursen tillfrågades 6 stycken elever som aktivt brukade delta på lektionerna och som hade genomfört den senaste laborationen. Av dessa tackade alla ja till att vara med på en intervju. Från naturkunskap 1b tillfrågades två parallellklasser (totalt 58 elever) om de var villiga att ställa upp i en enkätstudie. Av dessa tackade 40 elever ja initialt, varav 11st från klass A och 12st från klass B genomförde själva enkäten. Detta motsvarar alltså ett bortfall på drygt 40%, vilket eventuellt riskerar att leda till en förskjutning av resultatet om bortfallet visar sig bero på att en viss elevgrupp saknar representation i enkäten. Jag har dock inte några direkta indikationer på att så skulle vara fallet här, snarare var det generellt så att flera elever redan i den initiala fasen medgav att de hade mycket att göra och var tveksamma till om de hade tid att ställa upp på enkäten. Så som enkäten genomfördes har jag dessvärre inte någon uppfattning om exakt vilka elever som fallit bort. Däremot var bortfallet ungefär lika stort i båda klasserna så jag anser det vara osannolikt att det skulle leda till en alltför skev bild i jämförelsen av dessa grupper. Urvalet av elever innefattar dock enbart elever från en enskild skola och med mig som lärare. Urvalet kan alltså sägas vara en så kallad tillgänglig grupp (Patel & Davidson 2011).
När det gäller validiteten så är det såklart svårt att avgöra säkert för en mestadels kvalitativ undersökning. När det gäller frågorna om laborationens grad av öppenhet hade det troligtvis gett en mer rättvisande bild om jag redan från börjat anpassat frågan till att stämma överens med tillgänglig litteratur istället för att lägga ihop svaren i efterhand. Ytterligare en möjlig felkälla är
31
att jag omedvetet kan ha påverkat eleverna genom sättet frågorna formulerats på, samt mitt minspel och reaktion i respons till svaren. På samma sätt kan även de elever som intervjuades i grupp ha påverkat varandra till att svara annorlunda än vad de hade gjort var för sig. Det faktum att såväl enkäter som intervjuer gett upphov till liknande resultat tyder dock på en god samtidig validitet (Patel & Davidson 2011).
Reliabiliteten hos studien avser hur säker man kan vara på att resultaten inte påverkats av slumpen (Patel & Davidson 2011). Idealiskt skulle såklart ett större urval av elever gjorts, och undersökningen skulle ha upprepats ett flertal gånger, gärna vid flera olika skolor. Det är dock svårt att genomföra rent praktiskt under den begränsade tidsperiod som ett examensarbete innebär. Så som studien är designad innebär det att generaliserbarheten inte är optimal – vi kan egentligen bara uttala oss om hur just de här eleverna uppfattar laborationerna i skolan. Det kan dock fortfarande visa på intressanta tendenser att undersöka vidare i en större urvalsgrupp.
