• No results found

Barn och kemi : vad säger den kemididaktiska forskningen?

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Barn och kemi : vad säger den kemididaktiska forskningen?"

Copied!
19
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Barn och kemi – vad säger den

kemididaktiska forskningen?

Jesper Sjöström

Kemi för kritisk-demokratisk bildning

”Den naturvetenskap som undervisas i de tidigare skolåren är ofta enkel biologi i form av skogsutflykter, miljöundervisning och texter om djur och växter. Miljöundervisning är viktig, men kan ge eleverna en negativ uppfattning om kemi […], eftersom mycket av tillämpningarna uppfattas som miljöförstörande. Detta är […] ett skäl till att kemi […] bör undervisas mer i de tidigare skolåren” (Häggström 2006, s. 202-203)

I styrdokumenten för förskolan står att barn redan där ska bekanta sig med enklare kemiska processer. I grundskolans år 1-3 är kemi, tillsam-mans med biologi och fysik, inbakat som delar i de naturorienterande ämnena. Barnen ska då bland annat skaffa sig kunskap om olika mate-rial, materialens fysikaliska egenskaper, luft, vatten, enkla blandningar och hur blandningarna kan separeras. Under skolåren 4-6 är kemi ett eget skolämne med egna betygskriterier.

(2)

Det här kapitlet syftar till att ge en översikt på forskningsperspektiv på kemiundervisning för barn (5-13 år) och därmed till att lägga grunden för en forskningsanknuten praktik. Kapitlets fokus är på kemins didak-tik, som enligt Ringnes och Hannisdal (2006, kap. 1.3) kan delas in i följande fyra delområden: kemiämnets egenart, kemiämnets legiti-mitet i skolan (varför-frågan), skolkemins innehåll (vad-frågan) och elevers lärande i och om kemi (hur-frågan).

Forskning inom naturvetenskapernas didaktik i allmänhet och kemi-didaktik i synnerhet har visat på vikten av att läraren har kunskap om bland annat grundläggande kemiska begrepp och fenomen, om kemiska experiment och om barns vardagsföreställningar kring kemiska fenomen. I slutet av kapitlet återknyts till grundlärarens kun-skapsbehov i och om kemi.

Huvuddelen av kapitlet belyser översiktligt några frågor där forsk-ningen kan vara till hjälp. De frågor som belyses är följande:

• Vilka vardagsföreställningar har barn kring materieomvand-lingar?

• Hur gamla bör barnen vara när ”molekyler” introduceras? • Hur kan man resonera kring progression i kemiinnehållet från

förskolan till gymnasieskolan?

• Vad framkommer vid kritisk granskning av kemiundervisning och kemiläromedel för barn?

• Vad krävs för att forskningsanknyta kemiundervisningen för barn?

Men vi börjar med den didaktiska varför-frågan: Varför behöver alla kunna (åtminstone en del) kemi? I kursplanen för kemi i Lgr 11 kan man läsa: ”Med kunskaper om materiens uppbyggnad och oförstörbar-het får människor redskap för att kunna bidra till en hållbar utveckling.”

(3)

Undervisningen i kemi syftar alltså till att kunna ta informerad ställ-ning i miljö- och hälsofrågor och i förlängställ-ningen till hållbar utveck-ling och kritisk-demokratisk medborgerlig bildning (Sjöström 2011). Bland annat behöver man kunna förstå och förklara sin omvärld utifrån ett molekylärt perspektiv. Ett problem med bristande kunskap om materiens partikelnatur är att man kan tro att farliga kemiska ämnen, som t.ex. kvicksilver eller radioaktiva ämnen, bara kan brinna upp och försvinna (Sjøberg 2010, s. 407). Grundläggande kunskaper om mate-riens uppbyggnad, omvandlingar och spridning är alltså nödvändig för att kunna ta informerad ställning i viktiga miljö- och hälsofrågor.

Tre sorters materieomvandlingar

Ett helt grundläggande begrepp inom kemin är kemiskt ämne. Ett annat grundläggande begrepp är materieomvandling. Därför är det inte så konstigt att boken ”Vägar till naturvetenskapens värld”, som är en bok i naturvetenskap för blivande grundlärare, lyfter fram just kunskap om materieomvandlingar hos kemiska ämnen som någonting centralt (Helldén m.fl. 2010, kap. 3). De tre huvudtyperna av materieomvand-lingar är:

• Fysikalisk fasändring (övergång mellan fast, flytande och gasform)

• Kemisk reaktion

• (Upp)lösning (av ett ämne i ett annat)

Den sista huvudtypen innebär per definition en homogen blandning, t.ex. socker upplöst i vatten så att sockret inte längre syns. Det finns också heterogena blandningar, där det ämne som blandats i det andra fortfarande syns, t.ex. sandkorn uppslammade i vatten. Även mjölk är en heterogen blandning av mycket små fettpartiklar i vatten, en så kallad emulsion. Andra exempel på heterogena blandningar är kolloi-dala former av materia, som t.ex. dimma, skum och gelé. Läs mer om indelning av kemiska ämnen i Zeidlers kapitel.

(4)

Harlen (2010) menar att partikelmodellen, alltså att allt i hela univer-sum är uppbyggt av mycket små partiklar (atomer), är en av tio centrala idéer inom naturvetenskapen. Faktum är att all materia av betydelse på jorden utgörs av mindre än 100 olika atomslag. Hur atomernas sitter i förhållande till varandra avgör materiens egenskaper. Vid kemiska reaktioner omarrangeras atomerna och nya molekyler bildas.

Kemiundervisningens spänningsfält

Innehållet i kemiundervisning kan beskrivas med hjälp av en triangel. Triangelns tre hörn ges då följande etiketter: makro, submikro och representation (Ringnes & Hannisdal 2006, s. 28; Andersson 2008a, s. 367; Jong & Taber 2007, s. 632; Barke m.fl. 2009; s. 27; Sjöström 2011). Makro står för det som vi upplever med våra sinnen, exempelvis flytande vatten i en bägare. Submikro1 står för partikelbeskrivningar (atomer, molekyler etc.) av olika fenomen, exempelvis vattenpartik-lar som binder till varandra. Representation, slutligen, står för beteck-ningar och formler, exempelvis beteckningen för vatten: H20.

Kemi karaktäriseras av att på samma gång vara både en mycket konkret (makrohörnet) och abstrakt (submikrohörnet) vetenskap. Kemiunder-visning på alla nivåer innebär därför ett växelspel mellan makro- och submikronivåerna:

”How to orchestrate macroscopic and nanoscopic teachings to create a learning progression between those two points is a crucial issue” (Wiser & Smith 2008, s. 223)

Harrison och Treagust (2002, s. 190) menar att särskilt submikronivån är utmanande när det gäller att skapa och behålla intresse för kemi: 1 ”Submikro” är att föredra framför ”mikro” eftersom partiklarna är för små för att se med hjälp av ett ljusmikroskop.

(5)

“Many students are enthralled by macroscopic chemical events; and while it is easy to capture their interest at this level, sustaining interest at the submicroscopic and symbolic levels is a pedagogical challenge.”

Barns föreställningar kring materieomvandlingar

I vardagstänkandet uppfattas materia som kontinuerlig och statisk. Andersson (2008a, s. 364) menar att ”uppfattningen av materia som kontinuerlig och statisk inte lämnar utrymme för idén att två ämnen i kontakt med varandra kan reagera med varandra så att ursprungsäm-nena försvinner och ett helt nytt ämne bildas.” Därmed är det mycket svårt för elever att förstå vad kemiska reaktioner är. Ett exempel på elevers svårigheter med kemiska reaktioner är att endast få elever för-stått att kolatomerna i växternas kolhydrater kommer från koldioxid i luften (Sjøberg 2010, s. 407).

Gemensamt för alla materieomvandlingar (inom den klassiska fysikens ram) är principen om massans bevarande, alltså att materia varken för-svinner eller nyskapas (Andersson 2008a, s. 335ff). Vid kemiska reaktio-ner bevaras atomerna, medan molekyler både kan förstöras och bildas. En slutsats från Piagets klassiska försök var att barn – i enklare situa-tioner – behärskar principen om massans bevarande från cirka åtta års ålder. Senare års forskning har dock visat att elever långt upp i åren har svårt att skilja på gränsen mellan materiellt och immateriellt. Exempelvis är det inte ovanligt med föreställningen att gaser saknar vikt (Wiser & Smith 2008). En konsekvens av en sådan föreställning är att man tänker att bensin kan brinna upp och försvinna. För barn i 6-7-årsåldern har ord som ånga, luft, imma, dimma och gas visat sig vara tämligen utbytbara (Andersson m.fl. 2003, s. 72).

Ett antal testproblem med komplexa materietransformationer har utfor-mats och utprovats på stora grupper av (oftast äldre) barn (Andersson m.fl. 2003). Exempel på problem är:

(6)

• En viss mängd socker löses i en viss mängd vatten. Vad händer med vikten?

• Varför blir stålull tyngre av att brinna i luft?

• Vad består de bubblor, som bildas när vatten kokar, av? • Var finns rosten innan en spik rostar?

• En bil tankad med 50 kg bensin körs tills att tanken är tom. Kommer avgaserna att väga 50 kg, mindre eller mer?

Baserat på sådana studier har fyra olika förklaringskategorier för mate-rietransformationer identifierats (Andersson 2008a, s. 348ff):

• Förflyttning: Ett ämne ändras inte, det bara förflyttas (t.ex. genom att tränga igenom ett glas eller att brustablettens bildade gas funnits i tabletten redan från början).

• Modifiering [rätt kategori för fysikaliska fasändringar och (upp)lösningar]: Ett ämne behåller sin identitet, men dess egenskaper ändras. Vid fysikaliska fasändringar återfås de ursprungliga egenskaperna om temperaturen återställs. De ingående komponenterna i en lösning kan separeras från var-andra med hjälp av olika separationsmetoder.

• Transmutering: Kategorin innefattar transformationer som enligt naturvetenskapen är omöjliga, t.ex. att betydande mängder materia försvinner eller att det har blivit kol av stålull som brunnit.

• Kemisk reaktion [rätt kategori för kemiska reaktioner]: Ett eller flera nya ämnen med nya egenskaper bildas, men de ingå-ende atomerna och också den totala massan på de ingåingå-ende atomerna är samma som från början.

Barke m.fl. (2009, kapitel 2) skiljer på två typer av alternativa föreställ-ningar. Å ena sidan finns vardagsföreställningar, alltså vardagstankar

(7)

kring naturvetenskapliga fenomen, innan man haft undervisning om dem. Å andra sidan finns skolorsakade missuppfattningar, som t.ex. att det finns kalla och varma atomer eller att bordsalt besår av natrium- och kloratomer och att elektronöverföring sker först när saltets joner löses upp i vatten. För yngre barn är det huvudsakligen vardagsföre-ställningar som är av intresse.

Några vanliga och felaktiga föreställningar om ämnen, partiklar och materieomvandlingar är att fasta ämnen alltid är hårda, att allt som kan hällas är vätskor, att ämnen som brinner försvinner, att en kemisk reaktion – där nya ämnen med unika egenskaper bildas – ses som en blandning av ursprungsämnena, att socker försvinner när det löses upp och att alla syror är farliga (Ringnes & Hannisdal 2006, kap. 4.3 och 4.14; Jong & Taber 2007).

En annan vanlig föreställning, som visat sig finnas kvar ända upp på högskolenivån, är att atomerna/molekylerna inte utgör byggstenarna i materien, utan snarare är någonting i materien, t.ex. vattenmolekyler som flyter omkring i vatten (Wiser & Smith 2008, s. 219; Harrison & Treagust 2002, s. 199).

Forskningsanknuten kemiundervisning för barn

Andersson (2011, s. 160) har utvecklat en modell att använda vid design av undervisning. Den utgår från både målen med undervisningen och från elevernas förutsättningar, d.v.s. deras intressen, föreställningar och färdigheter. Oftast rör det sig om både allmänna mål, som att tänka kritiskt och arbeta självständigt, och ämnesrelaterade mål. Pettersson betonar i sitt kapitel vikten av ”förståelselärande”, vilket kräver att fokus läggs på såväl ämnesinnehåll som arbetsformer.

När läraren planerar, genomför och utvärderar sin undervisning inom ett visst område är det viktigt att han/hon är medveten om vanligt förekommande alternativa föreställningar. Barke m.fl. (2009, kapitel 2) utgår från konstruktivistiska teorier kring begreppsinlärning

(8)

och betonar vikten av att elever erbjuds tillfällen till aktivt lärande. De lyfter också fram Possners m.fl. (1982) mer än trettio år gamla begrepp ”conceptual change”, det vill säga begreppsförändring på svenska. För att förändra elevers tänkande kring naturvetenskapliga fenomen menade Posner m.fl., mycket förenklat, att läraren ska utveckla och variera sin undervisning, organisera undervisningen så att han/hon får syn på elevernas svårigheter och utveckla undervisningsstrategier som utgår från elevernas nivå.

En fördjupad diskussion kring, och även problematisering av, ”concep-tual change” förs av Scott m.fl. (2007). De beskriver bl.a. hur forsk-ningen kring begreppslärande under de senaste årtiondena gått från kognitivt fokus via social-konstruktivism till s.k. situerat lärande. Det senare står ungefär för lärande genom deltagande och kallas också för undersökningsbaserad pedagogik. Materialet ”Kemilektioner för grundskolan – 12 månadsteman” (se vidare nedan) utgår från ett sådant synsätt. I introduktionstexten kan man läsa:

”Utmaningen för en lärare är […] att hitta de sammanhang i var-dagen som barnen är nyfikna på, det vill säga att hitta naturveten-skapen i det som barnen redan gör. Eller presentera ett spännande material/experiment för barnen som fångar deras nyfikenhet och gör att de vill gå vidare.”

Wiser och Smith (2008) diskuterar ”conceptual change” kring materia i de tidigare skolåren. Att skilja på fysikaliska fasändringar och kemiska reaktioner har visat sig vara svårt, även för många lärare. Därför lägger Helldén m.fl. (2010, s. 49-50) i sin bok för blivande grundlärare tonvikt på skillnaden mellan dessa båda typer av materieomvandlingar. De använder sig av etanolavdunstning kontra etanolförbränning som exempel och illustrerar materieomvandlingarna på både makro- och submikronivå. Skillnaden mellan olika sorters materieomvandlingar är ett exempel på en s.k. kritisk aspekt. Vad som utgör kritiska aspekter beror dock på lärandeobjektet, t.ex. barnet, eleven eller i detta exempel lärarstudenter.

(9)

Fokus i undervisningen ska alltså ligga på kritiska aspekter, som den lärande måste ha fått syn på för att verkligen förstå något (Helldén m.fl. 2010). Dessutom är det enligt variationsteorin lärarens uppgift att erbjuda variation kring kritiska aspekter. Det innebär att undervis-ningen eftersträvar kontraster och visar på viktiga skillnader och lik-heter. Exempelvis påpekar Helldén m.fl. (2010, s. 47) att avdunstning och kokning i princip handlar om samma sak. Läs mer om variation och kritiska aspekter i Petterssons kapitel.

Wickman och Persson (2008, s. 94-96) betonar att kemiundervisning inte – vilket tidigare varit vanligt – ska ta sin början i atomens byggnad och de vanligaste grundämnena. I stället bör den ställa ”de två frågor som all kemi måste börja med, nämligen: Hur känner man igen ett ämne? Och Hur skiljer man ämnen åt?”. Samtidigt ska man diskutera syftet med att kunna känna igen olika ämnen. Efter en första övning, där eleverna systematiskt får gruppera olika ämnen utifrån deras egen-skaper, kan de diskutera vilka olika ämnen som finns i omgivningen. Förslag på egenskaper som skiljer ämnen åt är: från naturen/konst-gjorda, (icke-)metaller, giftiga/ätliga och löser sig (inte) i vatten. Några lärarfrågor som kan vara användbara i den tidiga materieunder-visningen är (Merino & Sanmarti 2008, s. 198):

• Vad kan man göra med det här materialet? (Och vad kan man inte göra?)

• Vilka är materialets egenskaper?

• Kan man bryta sönder det? I miljontals bitar?

• Vad händer om materialet blandas med vatten och värms upp? Förändras det eller inte?

(10)

Exempel på arbetsformer i barnens kemiklassrum

I detta avsnitt presenteras några exempel på enkla kemiska experiment och andra arbetsformer i barnens kemiklassrum. Se Zeidlers kapitel för ytterligare exempel.

Det finns gott om experimentböcker med inriktning mot yngre barn (t.ex. Persson 2011; Lindwall 2011). För skolåren 1-3 föreslår Persson (2011, kap. 2) bl.a. sorteringsövningar, smälta is i en kastrull, pappers-kromatografi av en svart tuschpenna, ljussläckning med koldioxid, vattnets ytspänning och ta bort färgen från läsk med hjälp av aktivt kol. Stringer och Nilsson (2007, s. 18) föreslår att man kan utmana elevers föreställningar om lösningar genom att blanda salt i vatten, låta barnen smaka på lösningen och sedan låta vattnet avdunsta så att barnen får se att saltkristallerna kommer tillbaka. Socker på botten av en tekopp kan användas som ett flervariabeltest för att ta reda på faktorer som spelar roll vid sockerupplösningen. En faktor ändras då åt gången (s. 35). Materialet ”Kemilektioner för grundkolan – 12 månadsteman” hittas på www.lektion.se (under kemi). Det består av tolv forskningsbaserade lektionsplaneringar i kemi. Främsta målgruppen är elever i skolåren 4-6, men det beskrivs också hur materialet kan användas i yngre åldrar. Lektionerna följer de tolv olika månadstemana under kemins år 2011. Exempelvis handlar marslektionen om klimatkemi (koldioxidförsök), junilektionen om vatten och oktoberlektionen om vitaminers kemiska egenskaper.

Merino och Sanmarti (2008) förordar att barn i 10-årsåldern ska få rita vad som sker vid kemiska reaktioner. De förespråkar också muntliga berättelser och skriven text. Stringer och Nilsson (2007, s. 23) föreslår två kemiaktiviteter som kan stimulera till diskussion och skrivande: (1) observation av ett brinnande stearinljus och (2) ett par droppar karamellfärg i en stor plastflaska med vatten.

Johnston och Gray (1999) beskriver ett flertal naturvetenskapliga expe-riment, varav några är kemirelaterade. Förutom noggranna

(11)

beskriv-ningar av experimentutförandet så diskuterar de också olika förmågor som tränas genom experimentet. Det rör sig om språk- och matema-tikutveckling, naturvetenskaplig begreppsutveckling, naturvetenskap-lig undersökningsmetodik och potentiell attitydpåverkan i relation till det aktuella experimentet. Ett av de beskrivna experimenten kallas ”Mixing things” (s. 18-21) och går ut på att barnen systematiskt ska undersöka vad som händer om man i vatten blandar exempelvis socker, salt, matolja, bikarbonat och vinäger. Det är ett bra exempel på under-sökningsbaserad pedagogik och författarna skriver:

”Through exploration young children may develop important sci-entific skills, such as observational and classificatory skills and the ability to raise questions” (Johnston & Gray 1999, s. 4)

Rätt använda är experiment den viktigaste arbetsformen i barnens kemiklassrum. Exempel på andra användbara arbetsformer är: sor-terings- och klassificeringsövningar, begreppskartor, självvärdering och kortskrivning (Kemiskafferiet: www.krc.su.se/page.php?pid=179, modul 1 och 2).

Ytterligare ett exempel är så kallade ”concept cartoons”. Enkelt beskri-vet innebär det en naturbeskri-vetenskaplig fråga med fyra-fem olika svaral-ternativ. Svaren är baserade på olika vardagsföreställningar kring det aktuella naturvetenskapliga fenomenet. Lärande samtal kan stimuleras genom att elever i grupp får samtala kring en ”concept cartoon”. De är också användbara i diagnos- och provuppgifter. Några av uppgifterna i Skolverkets NO-diagnosmaterial DiNO för skolåren 1-6 är baserade på ”concept cartoons”.

När och hur kan ”molekyler” introduceras?

Till skillnad från Andersson (2008b, s. 116), som menar att submikro-nivån mycket väl kan vänta till grundskolans senare del, så förespråkar exempelvis ämnesdidaktiska forskare vid Högskolan Kristianstad ett tidigt partikelbegrepp. De har valt att benämna partiklarna

(12)

”moleky-ler” och talar, förutom om vattenmolekyler, om exempelvis ”luftmo-lekyler” och ”trämo”luftmo-lekyler” (Andersson 2011, s. 234, med referenser till bl.a. Löfgren 2009 och Eskilsson 2001). Helldén m.fl. (2010, s. 55) skriver:

”För en 5-åring kanske det är tillräckligt att, genom exempelvis molekyllekar, få sina första insikter om att det finns något som heter atomer och molekyler och att dessa bygger upp allting vi ser runt omkring oss.”

Spänningen mellan Andersson och Kristianstad-forskarna knyter an till en pågående internationell diskussion om när submikronivån bäst introduceras. Wiser och Smith (2008, s. 205) formulerar det som en fråga: “[W]hen is learning about atoms part of the problem, and when is it part of the solution?”

En sak som talar för ett tidigt partikelbegrepp är det faktum att en majo-ritet av åttaåringarna tror att det finns så små materiebitar att de inte går att se med blotta ögat (Smith, Solomon, Carey refererade i Wiser & Smith 2008). Vidare så har Häggström (2006) visat att barn så tidigt som i förskoleklass är kapabla att använda molekylbegreppet på ett konstruktivt sätt, även om det är vanligt att molekylerna får animistiska inslag, d.v.s. att barnen ger molekylerna ett medvetande.

Löfgren (2006; 2009) har gjort en longitudinell studie av elevers för-ståelse av materieomvandlingar. Vid upprepade tillfällen intervjuade hon elever (7-16 år gamla) om följande tre situationer: (1) På ett glas med vatten har man lagt en glasskiva och på glasskivans undersida har vatten kondenserat. Eleverna frågades om fenomenet. (2) Två lika-dana, men olika långa stearinljus visades för eleverna. Det ena ljuset tändes och eleverna frågades om vad de tror hänt med den biten av ljuset som brunnit, och (3) Elevernas tankar kring vad som händer med löv som under lång tid får ligga kvar på marken undersöktes.

(13)

Tidigt i studien hade forskarna introducerat ett förenklat molekylbe-grepp för eleverna. Trots det använde barnen inte ett molekylbemolekylbe-grepp när de skulle förklara förmultning av löv. Däremot användes det i de båda andra situationerna, som har det gemensamt att de innefattar osynliga gaser.

Progression i kemiinnehållet

Andersson (2008b, s. 142; 2011, s. 211) betonar vikten av att medvetet planera för progression och presenterar sin syn på en möjlig progres-sion i skolans undervisning om materia. Han beskriver sin ”progres-sionstrappa” på följande sätt:

”Det första gäller gaser, det andra faser och fasövergångar, det tredje ämnen och kemiska reaktioner och det fjärde organismernas kemi. Då eleverna kommit så långt kan de ta ett femte steg, som möjliggör fördjupad naturvetenskaplig förståelse av olika miljö-problem.” (Andersson 2011, s. 209)

Wiser och Smith (2008, s. 234) menar dock, till skillnad från Anders-son, att man bör börja med fasta och flytande ämnen, i stället för gaser, eftersom det är de förra som barn förknippar med materia. Med målet att förklara både materialegenskaper och materieomvandlingar före-slog Johnsson och Tymms (2011) nyligen – baserat på omfattande empiri och teorierna om partiklar och massans bevarande – en inlär-ningsprogression i kemi.

Utifrån dessa tankegångar, men också beskrivningen av det centrala innehållet i kursplanen för kemi (Lgr 11) och progressionsresonemang i amerikanska AAAS Benchmarks (On-line) föreslår jag följande pro-gression då det gäller undervisning kring materia:

(14)

• Förskolan: Fokus på att kunna skilja på ett objekt och materia-let som objektet är gjort av

• År 1-3: Makronivån, med fokus på material och ämnen i vår omgivning (sortering, vattnets former och fasändringar, fysi-kaliska materialegenskaper som hårdhet, vikt, densitet, magne-tism etc., luftens egenskaper, enkla lösningar och blandningar och separationsmetoder som filtrering och avdunstning) • År 4-6: Submikronivån tillkommer senast här (enkel

partikel-modell, enklare kretslopp, kemiska materialegenskaper som löslighet, surt/basiskt, brännbarhet etc. och grundläggande kemiska reaktioner)

• År 7-9: Atombegreppet introduceras på allvar (fördjupat om kemiska föreningar och reaktioner, vatten som lösningsmedel, kolatomens kretslopp etc.)

• Gymnasiekemin: Representationer (symbolspråket) introdu-ceras på allvar

Kritiska perspektiv på kemi för barn

Det forskningsperspektiv som hittills varit i fokus i detta kapitel är olika typer av begreppsförståelsestudier. Baserat på sådana studier har kapitlet också behandlat forskningsbaserade arbetsformer och nu sist hur man kan resonera kring progression i kemiundervisningen. Som komplement presenteras i detta avsnitt två exempel på studier där dagens kemiundervisning på 4-6-nivån problematiseras. Det rör sig dels om en studie av laborationsundervisning i kemi, dels om en studie av kemiläroböcker.

Berg, Löfgren och Eriksson (2007) har i en svensk fjärdeklass gjort en s.k. etnografisk studie av kemiundervisning, där de fokuserade på laborationsmoment. Som bakgrund till sin studie hänvisar de till Pers-sons (2003) bild av den fysik- och kemiundervisning som bedrivs av icke-naturvetarlärare på låg- och mellanstadiet. Det som

(15)

känneteck-nar denna undervisning är lärarens ambition att väcka intresse och det genom laborationer. Dessutom betonas ”vikten av [att] lärare intar en tillåtande och icke korrigerande hållning i relation till elevers prö-vande och utforskande.” (Berg m.fl. 2007, s. 147) Lärare ”’rättar’ inte eleverna utan lyfter snarare fram det eleverna säger i en konstaterande ton” (s. 151).

Berg m.fl. (2007) beskriver först det kemiinnehåll som kommer till uttryck i klassrummet, för att därefter granska de studerade labora-tionsmomentens potentiella innehåll. Före lektionssekvensen har elev-erna fått reda på att hypotes betyder ”klok gissning” och att det är någonting som de förväntas göra före ett experiment. Berg m.fl. (s. 150) konstaterar att eleverna fokuserar på vad som kommer att hända, men att ”[f]rågor av varför-karaktär, som sätter fokus på förklaringar, ges mycket lite utrymme”. Eleverna får inte heller mycket stöd från lärararen med vad de ska fokusera på under sina observationer. För att kunna ge sådant stöd krävs att läraren har goda ämneskunskaper. När det gäller laborationsmomentens potentiella kemiinnehåll, alltså sådant som inte fanns med i den studerade kemiundervisningen, skriver Berg m.fl. (2007, s. 157):

”Laborationerna har […] möjlighet att fungera som en introduk-tion till det naturvetenskapliga arbetssättet och problematiken kring denna: Hur mäter och väger man? Vilka felkällor finns? Vad betyder det att två personer får olika resultat? Vad är rätt och vad är fel? Vem ska man tro på? Beroende av hur laborationerna ramas in och används kan även förutsättningar för att träna förmåga att diskutera och dokumentera förutsägelser, observationer och resul-tat skapas.”

Den andra problematiserande studien är en analys av innehåll och användning av läromedel avsedda för undervisning i kemi i skolåren 4 och 5 (Skolinspektionen 2011). Där konstateras att få skolor

(16)

använ-der digitala läromedel och fokus i analysen var därför blädanvän-derbara läromedel. Vid analysen av äldre kemiböcker (från 1990-talet) kon-staterades att samhällsperspektivet inte var ”up-to-date”. Det kommer till ”uttryck i en avsaknad av etiska resonemang kring miljön, resurs-hantering, energifrågor och teknologisk utveckling” (s. 22). I nyare böcker (från 2000-talet) finns sådana aspekter med i viss utsträckning, men det är ”en ensidig bild av världen [som presenteras], vilket blir allra mest påtagligt då det gäller värdegrundsperspektiven genus och etnicitet” (s. 22).

Grundlärarens kunskapsbehov i och om kemi

Barke m.fl. (2009, kapitel 2) förespråkar en utvecklad PCK2-modell för att beskriva lärares nödvändiga kunskapsbas. De integrerar Shulmans klassiska PCK-modell med kontextuella sammanhang och ämnesdi-daktisk kunskap och menar att lärare behöver kunskap om: ämnes-stoffet (innehållskunskap), ämnesämnes-stoffets inplacering i kontextuella sammanhang, ämnesdidaktiska forskningsresultat och hur lärande går till (pedagogisk kunskap).

För att bedriva forskningsanknuten kemiundervisning i linje med Lgr 11 krävs alltså ämneskunskaper kring grundläggande kemibegrepp, kunskap om barns vardagsföreställningar och kunskap om använd-bara arbetsformer för att stödja lärandet inom det område som under-visningen behandlar. Utöver detta behövs kontextuella kunskaper om naturvetenskapliga arbetssätt (se vidare i bokens andra del) och om kemins roll i vardagen, miljön och samhället. Det senare är viktigt för att grundläraren inte ska fastna i de didaktiska vad- och hur-frågorna, utan basera sina val av ämnesinnehåll och arbetsformer på ett tydligt svar på varför-frågan: kemi för kritisk-demokratisk bildning.

2 PCK står för Pedagogical-Content Knowledge och myntades av Lee Shulman på 1980-talet.

(17)

Referenser

Andersson, B (2008a) Att förstå skolans naturvetenskap – Forskningsresultat och nya idéer. Studentlitteratur. Andersson, B (2008b) Grundskolans naturvetenskap – Helhetssyn, innehåll och progression. Studentlitteratur. Andersson, B (2011) Att utveckla undervisning i naturvetenskap – Kunskapsbygge med hjälp av ämnesdidaktik. Studentlitteratur. Andersson, B; Bach, F; Frändberg, B; Kärrqvist, C; Nyberg, E; Wallin, A & Zetterqvist, A (2003) Att förstå naturen – från vardags-begrepp till kemi, även del av NordLab-materialet (workshops 11-16: http://na-serv.did.gu.se/nordlab/se/trialse/trialunits.html)

Barke, H-D; Hazari, A & Yitbarek, S (2009). Misconceptions in Chemistry – Addressing Perceptions in Chemical Education. Springer.

Berg, A; Löfgren, R & Eriksson, I (2007) ”Kemiinnehåll i under-visningen för nybörjare. En studie av hur ämnesinnehållet får kon-kurrera med målet att få eleverna intresserade av naturvetenskap”. NorDiNa 3(2):146-162.

Eskilsson, O (2001) En longitudinell studie av 10-12-åringars förståelse av materiens förändringar. Doktorsavhandling, Göteborgs universitet.

Harlen, W (red.) (2010) Principles and big ideas of science education. The Association for Science Education.

Harrison, AG & Treagust, DF (2002) “The Particulate Nature of Matter: Challenges in Understanding the Submicroscopic World” kapitel 9 i Gilbert, J m.fl. (red.) Chemical Education: Towards Research-Based Practice. Kluwer Academic Publishers.

(18)

Helldén, G; Jonsson, G; Karlefors, I & Vikström, A (2010) Vägar till naturvetenskapens värld – ämneskunskap i didaktisk belysning. Liber.

Häggström, Y (2006) ”Förskoleklasselevers uppfattningar av mole-kylbegreppet” s. 201-208 i Bering, L. m.fl. (red.) Naturfagdidaktik-kens mange facetter. DPU Forlag.

Johnston, J & Gray, A (1999) Enriching Early Scientific Learning, Open University Press.

Johnson, P & Tymms, P (2011) ”The Emergence of a Learning Progression in Middle School Chemistry” Journal of Research in Science Teaching 48(8): 849-877.

Jong, OD & Taber, KS (2007) ”Teaching and Learning the Many Faces of Chemistry” kapitel 22 i Abell, S & Lederman, N (red.) Handbook of Research on Science Education. LEA.

Lindwall, K (2011) Mera Xperimentlust! Xperimentlust.

Löfgren, L (2009) Everything Has Its Processes, One Could Say – A longitudinal study following students’ ideas about transforma-tions of matter from age 7 to 16. Doktorsavhandling, Malmö högskola.

Löfgren, L & Helldén, G (2006) “Barn och molekyler” s. 523-526 i Bering, L. m.fl. (red.) Naturfagdidaktikkens mange facetter. DPU Forlag.

Merino, C & Sanmarti, N (2008) ”How young children model chemi-cal change” Chemistry Education Research and Practice 9:196-207. Persson, H (2003) Vad händer när icke-naturvetare bedriver no-undervisning? Fysik och kemi på låg- och mellanstadiet, Häften för didaktiska studier nr. 76/77. Lärarhögskolan i Stockholm. Persson, H (2011) Försök med NO 1-3. Liber.

(19)

Posner, GJ; Strike, KA; Hewson, PW & Gertzog, WA (1982) “ Accommodation of a Scientific Conception: Toward a Theory of Conceptual Change” Science Education 66:211-217.

Rignes, V & Hannisdal, M (2006) Kjemi fagdidaktikk – Kjemi i kolen. HøjskoleForlaget.

Scott, P; Asoko, H & Leach, J (2007) ”Students Conceptions and Conceptual Learning in Science” kapitel 2 i Abell, S & Lederman, N. (red.), Handbook of Research on Science Education. LEA.

Sjøberg, S (2010) Naturvetenskap som allmänbildning – en kritisk ämnesdidaktik, 3:e uppl., Studentlitteratur.

Sjöström, J (2011) “Towards Bildung-Oriented Chemistry Educa-tion” Science & Education, Published online: 25 October 2011 Skolinspektionen (2011) Innehåll i och användning av läromedel – En kvalitetsgranskning med exemplet kemi i årskurs 4 och 5, Rapport 2011:1.

Stringer, J & Nilsson, L (2007) Lyckas med NO – en bok för läraren. Gleerups.

Wickman, P-O & Persson, H (2008) Naturvetenskap och naturorien-terande ämnen i grundskolan – en ämnesdidaktisk vägledning. Liber. Wiser, M & Smith, CL (2008) ”Learning and Teaching about Matter in Grades K-8: When Should Atomic-Molecular Theory be Intro-duced?” i Vosniadou, S (red.) International Handbook of Research on Conceptual Change. Routledge.

References

Related documents

Dra ett streck mellan molekyler som är grundämnen till texten ”Grundämnen” och molekyler som inte är grundämnen till texten2.

Själva reaktionen går alltid fort (kovalenta bindingar bryts eller bildas).. r = k[A] a [B]

ü Aktiveringsenergin (ofta värme) gör så att molekylerna krockar med högre hastighet och/eller att bindningarna börjar vibrera kraftigt vilket får de gamla bindningarna att

Justera koefficienten på den sida där antalet väteatomer är lägst så att det blir lika många väteatomer på båda

På 5:e raden: Skriv in massorna (eller lämna utrymme för att göra det senare om de ej är kända).. På 6:e raden: Beräkna och

ü Bred och smal substratspecificitet: Ett enzym kan ha bred substratspecificitet vilket innebär att det kan binda flera olika substrat, eller smal substratspecificitet vilket

Ämnena till vänster har alltså lätt för att reagera med varandra och därför bildas det mycket av ämnet till höger?. Man säger att reaktionen är högerförskjuten (att den

Andra mål kan förstås vara vällovliga och välfärdshöjande i bred mening, men de kan också ge upphov till insatser vars effekter på ekonomisk tillväxt är för små, eller