NTA - Från blå låda till kunskap
En studie om NTA:s effektivitet ur ett lärar- och elevperspektiv i årskurs 2
och 3
NTA - from blue box to knowledge
A study on the effectiveness of NTA from a teacher and pupil perspective in
grades 2 and 3
Giovanna Rossi
Madeleine Andersson
Fakultet: Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap
Grundlärarprogrammet: Förskoleklass och grundskolans årskurs 1–3 Nivå/Högskolepoäng: avancerad nivå, 30 hp
Handledarens namn: Jan Andersson Examinatorns namn: Jesper Haglund Datum: 2020-06-12
© Giovanna Rossi och Madeleine Andersson
NTA - från blå låda till kunskap, en studie i NTA:s effektivitet ur ett lärar- och elevperspektiv
NTA - From blue box to knowledge, A study in the NTA: s effectiveness from a teacher- and pupils’ perspective Ett examensarbete inom ramen för lärarutbildningen vid Karlstads universitet: Grundlärarprogrammet
http://kau.se
The author, Giovanna Rossi and Madeleine Andersson, has made an online version of this work available under a Creative Commons
Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 License.
http://diva-portal.org
II
Abstract
NTA is a teacher support program that includes elaborate theme boxes in the science subjects that pupils encounter from preschool to grade 9. In order to access these, the school or municipality must be members of the NTA – school development. The NTA box (Science and Technology for All) in its current form has today been available in several of Sweden's municipalities and schools. What the blue box has meant and contributed to the science in school and in the classroom is a laboratory and exploratory way of working for both teachers and pupils. The aim of the study has been to examine the NTA as a working method from a teaching and learning perspective, how the working method fits in relation to the teachers' goals in teaching and how the pupils in year 2 and 3 receive it in terms of knowledge. From an efficiency point of view, the study shows the positive impact of the NTA on how the lessons work and are received by the pupils. The analysis also shows that the NTA material offers pupils learning in several different ways. The pupils are given opportunities to work both theoretically and practically, which the pupils in the study denounced are both stimulating and provide a good progression. The NTA broadens pupils' subject knowledge in the scientific subjects as pupils can conduct systematic surveys, collaborate and discuss. In terms of the related and overarching objectives, it is the teachers' priorities and work on the material that determine the areas of knowledge that pupils are allowed to meet in teaching. The study shows that the teacher support programme meets teachers' objectives in a beneficial way from a teaching point of view in the scientific subjects.
Keywords: Investigative working methods, Laboratory work, NTA, Pupils perspective, Science
III
Sammanfattning
NTA är ett lärarstödsprogram som innefattar genomarbetade temalådor inom de naturvetenskapliga ämnena som eleverna möter från förskoleklass till årskurs 9. För att få tillgång till dessa måste skolan eller kommunen vara medlemmar hos NTA – skolutveckling. NTA-lådan (Naturvetenskap och Teknik för Alla) i dess nuvarande form har idag funnits i flera av Sveriges kommuner och skolor. Det den blå lådan har inneburit och bidragit med för naturvetenskapen i skolan och i klassrummet är ett laborativt och undersökande arbetssätt för både lärare och elever. Syftet med studien har varit att granska NTA som arbetsmetod ur ett undervisnings- och lärandeperspektiv, hur arbetsmetoden passar i förhållande till lärarnas mål med undervisningen och på vilket sätt eleverna i årkurs 2 och 3 tar emot den rent kunskapsmässigt. Ur effektivitetssynpunkt påvisar studien NTA:s positiva inverkan på hur lektionerna fungerar och tas emot av eleverna. Analysen visar vidare på att NTA-materialet erbjuder eleverna lärande på flera olika sätt. Eleverna ges möjligheter att arbeta både teoretiskt och praktiskt vilket eleverna i studien påtalat både är stimulerande och ger en bra progression. NTA breddar elevernas ämneskunskaper inom de naturvetenskapliga ämnena då eleverna får genomföra systematiska undersökningar, samarbeta och diskutera. När det gäller de närliggande och övergripande syftena är det lärarnas prioriteringar och arbete med materialet som styr över vilka kunskapsområden som eleverna får möta i undervisningen. Studien visar att lärarstödsprogammet möter lärarnas mål på ett fördelaktigt sätt ur undervisningssynpunkt inom de naturvetenskapliga ämnena.
Nyckelord. Elevperspektiv, Laborativt arbete, Naturvetenskap, NTA, Undersökande arbetssätt
V
Innehållsförteckning
1 INLEDNING... FEL! BOKMÄRKET ÄR INTE DEFINIERAT.
1.1 NTA:S EFFEKTIVITET UTIFRÅN ETT LÄRAR- OCH ELEVPERSPEKTIVFEL!BOKMÄRKET ÄR INTE DEFINIERAT.
1.2 NTA - NATURVETENSKAP OCH TEKNIK FÖR ALLA ... 2
1.3 VAD SÄGER KURSPLANEN OM DE NATURVETENSKAPLIGA ÄMNENA ... 3
1.4 SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR ... 3
2 LITTERATURGENOMGÅNG ... 4
2.1 UTVÄRDERINGA AV LÄRARSTÖDSPROGRAMMET NTA ... 4
2.2 UNDERSÖKANDE ARBETSSÄTT ... 5
2.3 UNDERVISNING SOM FUNGERAR UTIFRÅN EN "KITBOX"... 6
2.4 LÄRARES ÄMNESKUNSKAPER KOPPLAT TILL ELEVPRESTATIONER ... 7
2.5 LÄRARES MÅL MED LABORATIVT ARBETE ... 8
2.6 EFFEKTEN AV PRAKTISKT ARBETE SOM UNDERVISNINGS - OCH INLÄRNINGSMETOD ... 9
3 TEORI ... 11
4 METOD ... 13
4.1 URVAL ... 13
4.1.1 Beskrivning av deltagare och arbetsmaterial ... 13
4.2 DATAINSAMLINGSMETODER ... 16
4.2.1 Observationerna... 16
4.2.2 Intervjuerna ... Fel! Bokmärket är inte definierat.7 4.3 DATABEARBETNING OCH ANALYSMETOD ... 19
4.3.1 Analytiskt ramverk för utvärdering av praktiska lektioner ... 20
4.4 ETISKA ÖVERVÄGANDEN ... 23
4.5 RELEVANS, TILLFÖRLITLIGHET OCH ÖVERFÖRBARHET ... 24
5 RESULTAT OCH ANAYS ... 25
5.1 MOMENT A - LÄRARENS MÅL MED DET LABORATIVA ARBETET ... 25
5.2 MOMENT B - VAD ELEVER FÖRVÄNTAS GÖRA UTIFRÅN ETT LÄRARPERSPEKTIV ... 28
5.3 MOMENT C - VAD ELEVER FAKTISKT GÖR UNDER LEKTIONEN ... 32
VI
5.5 ANALYS I FÖRHÅLLANDE TILL EFFEKTIVITET 1 (MOMENT B OCH C) ... 45
5.6 ANALYS I FÖRHÅLLANDE TILL EFFEKTIVITET 2 (MOMENT A OCH D) ... 46
6 DISKUSSION ... 49
6.1 RESULTATDISKUSSION ... 49
6.2 METODDISKUSSION ... 52
6.3 REKOMMENDATIONER FÖR VERKSAMHETEN/UNDERVISNINGEN ... 53
6.4 FÖRSLAG PÅ VIDARE STUDIER ... 54
7 REFERENSER ... 55
1
1 INLEDNING
Detta examensarbete handlar om hur effektivt skolutvecklingsprogrammet NTA är utifrån ett lärar- och elevperspektiv.
1.1 NTA:s effektivitet utifrån ett lärar- och elevperspektiv
Sedan slutet av 1990-talet har det tagits fram ett nytt skolutvecklingsprogram som kallas NTA (Naturvetenskap och Teknik för Alla), vilket vissa elever idag får möta redan i tidig ålder. Materialet kännetecknas av något som är i stort fokus idag, nämligen undersökande arbetssätt. Vi ville därmed undersöka dess effektivitet ur ett lärar- och elevperspektiv när de arbetar med lärarstödsprogammet NTA.Vi upptäckte i vårt sökande efter litteratur inom vårt valda ämne att det fanns tämligen lite forskning gällande undersökande arbete i de lägre åldrarna inom grundskolan. Den mesta forskning har tidigare rört äldre elevers perspektiv eller undervisning från ett lärarperspektiv. Detta fick vi även belägg för efter att ha läst Annie-Maj Johanssons avhandling: Undersökande arbetssätt i NO-undervisningen i grundskolans tidigare årskurser, där hon har beskrivit att den mesta forskning gällande detta arbetssätt framför allt rört grundskolans sista år (årskurs 7 – 9). Just detta gjorde oss väldigt intresserade av att se hur det såg ut i de lägre åldrarna, samt hur ett undersökande arbetssätt fungerade ur ett elevperspektiv och vad eleverna upplevde att de lärde sig.
Att man använder sig av experiment i de lägre åldrarna är ett vanligt arbetssätt men skillnaden är att lågstadielärare ofta har mindre utbildning inom de naturvetenskapliga ämnena jämfört med högstadiets ämneslärare. Detta kan i sin tur påverka på vilket sätt lärarna i de yngre åldrarna väljer att lägga upp sin undervisning inom naturvetenskap.
Forskning har visat på att just lärares ämneskunskaper starkt påverkar vad som ska innefattas i undervisningen (Johansson & Wickman, 2011, 2012, 2013; Fitzgerald, 2016 Appleton 2002; Högström, Ottander & Benckert, (2006). Det är av stor vikt att lärare känner sig trygga i sina ämnen för att delge undervisningen på ett fördelaktigt sätt (Appleton 2002; Johansson & Wickman, 2011; Fitzgerald 2016). Johanssons och Wickman (2012) resultat visar vidare på att det finns ett stort behov av fortsatt forskning inom undersökande arbete som riktar in sig på de lägre årskurserna, vilket hon även efterlyser i avhandlingen. Det finns därmed skuggområden som behöver belysas med mer kunskap om undervisning i de lägre åldrarna.
2
1.2 NTA – Naturvetenskap och Teknik för Alla.
NTA är ett skolutvecklingsprogram som har sina rötter i USA och deras STC (Science and Technology for Children) som är baserad på Inquiry-based learning, som vi i Sverige benämner: undersökande experimenterande arbetssätt. NTA startades år 1997 som ett projekt i Linköping genom ett initiativ av Kungliga Vetenskapsakademien (KVA) och Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien (IVA). År 2003 övergick projektet till en etablerad verksamhet genom att det blev en ekonomisk förening bestående av de 34 kommuner och 4 fristående skolor som var deltagare. Idag är drygt 46 % av alla kommuner i Sverige medlemmar och cirka 40 fristående skolor (nta.skolutveckling.se). I uppstarten av projektet tog man sitt material från Carolina Biological Supply i USA, nu framställer man sina egna temautbildningar och temalådor.
Som medlem hos NTA skolutveckling får lärare från förskolan och grundskolan möjlighet att arbeta med NTA:s temalådor. De olika teman man arbetar efter ger möjligheter till ett aktivt undersökande arbetssätt som öppnar upp för diskussioner kring lådornas innehåll. Lådorna är baserade på och utvecklade efter förskolans och skolans styrdokument inom ämnena biologi, fysik, kemi, teknik och matematik. De innehåller lärarhandledning, arbetsmaterial samt uppdragsbeskrivningar för elever och lärare. Målet med lådorna är att ge eleverna en tidig inblick i naturvetenskap och teknik. NTA-lådorna finns att tillgå från förskolan till årskurs nio. I årskurserna 1 – 3 arbetar man med: rymden, fjärilars liv, förändringar, balansera och väga, testa teknik och jord samt fasta ämnen och vätskor.
Några nivåer går upp till årskurs 5. NTA:s mål är att alla elever från förskoleklass och skolan ska få möjlighet att möta NO-ämnena genom inspirerande undervisning som ska väcka nyfikenhet och lust att lära. För att ge eleverna detta genomför NTA utbildningar med de lärare som är anslutna. Förutom kompetensutvecklingen har pedagogerna tillgång till både lärarhandledningar och materialsatser kopplade till varje temalåda. Lärarna måste genomgå temautbildningarna för att få tillgång till temalådorna (nta.skolutveckling.se)
3
1.3 Vad säger kursplanen om de naturvetenskapliga
ämnena?
Då NTA är en arbetsmetod som rör alla de naturvetenskapliga ämnena plus matematik, kommer här en kort redogörelse över de förmågor som eleverna ska utveckla inom varje ämne i undervisningen. Inom vår studie kommer endast undervisning inom NTA som gäller kemi och fysik att granskas. Därav kommer inte övriga NO-ämnen att preciseras.
De förmågor som eleverna ska utveckla inom naturvetenskap enligt Lgr 11 (Skolverket, 2018) är:
I fysik ska eleven ges förutsättningar att utveckla sin förmåga att:
• använda kunskaper i fysik för att granska information, kommunicera och ta ställning
i frågor som rör energi, teknik, miljö och samhälle,
• genomföra systematiska undersökningar i fysik, och
• använda fysikens begrepp, modeller och teorier för att beskriva och förklara
fysikaliska samband i naturen och samhället (Skolverket 2018. s.175).
Inom ämnet kemi ska eleven ges förutsättningar att utveckla sin förmåga att:
• använda kunskaper i kemi för att granska information, kommunicera och ta ställning
i frågor som rör energi, miljö, hälsa och samhälle,
• genomföra systematiska undersökningar i kemi, och använda kemins begrepp,
modeller och teorier för att beskriva och förklara kemiska samband i samhället, naturen och inuti människan (Skolverket 2018. s. 186).
1.4 Syfte och frågeställningar
Syftet med studien är att granska NTA som arbetsmetod ur ett undervisnings- och lärandeperspektiv, hur arbetsmetoden passar i förhållande till lärarnas mål med undervisningen och på vilket sätt eleverna i årkurs 2 och 3 tar emot den rent kunskapsmässigt.
För att kunna möta syftet med uppsatsen har vi utgått från följande frågeställningar:
• I vilken utsträckning stämmer det elever gör och upplever med NTA-lådor med lärarens lärandemål med undervisningen? • I vilken utsträckning har eleverna lärt sig det läraren har avsett
4
2 LITTERATURGENOMGÅNG
Litteraturgenomgången som följer beskriver relevanta forskningsresultat inom det aktuella området och fungerar därmed som en utgångspunkt och referens för den genomförda studien.
2.1 Utvärdering av lärarstödprogrammet NTA
NTA (Naturvetenskap och Teknik för Alla) har funnits ända sen 1997 och fortsätter att sprida sig runt om i landet och i skolor. NTA är bland det mest omfattande lärarstödsprogram som finns i Sverige när man ser till programmets innehåll och antalet användare.
Anderhag och Wickman (2006) genomförde en kvalitativ intervjustudie med X (mellan) stadielärare i syfte att ta reda på lärarens uppfattning om NTA-materialet. Resultatet visade att lärarna ansåg att materialet var ett bra stöd som hjälpte eleverna att utveckla sin förståelse för naturvetenskap (Anderhag & Wickman, 2006).
2007 utökade de sin forskning ytterligare med en kvalitativ studie med fokus på elever (Anderhag & Wickman). Även i denna studien har de undersökt införandet av NTA i undervisningen och hur NTA har påverkat elevernas kunskaper i de naturvetenskapliga ämnena. I studien undersökte de hur många av områdena inom naturvetenskapen (kemi, fysik, biologi, och teknik) i grundskolan som eleverna ansåg sig ha blivit undervisade i och deras kunskaper inom dessa ämnen. Eleverna som deltog intervjuades och var slumpmässigt uttagna, 40 NTA-deltagare och 40 icke NTA-deltagare, i årskurs 6. En sammanställning av studien visade på att det var stora skillnader på den kunskapsinhämtningen som eleverna fått som undervisats inom NTA i förhållande till de elever som inte fått NTA-undervisning. De elever som fått NTA-undervisning visade på en tydligare progression inom de naturvetenskapliga ämnena än de elever som inte fått det. Studien visade också att de elever som deltagit i NTA-undervisning hade fått en djupare förståelse av de naturvetenskapliga begreppen och processer som sker, än de som inte deltagit (Anderhag & Wickman, 2007).
Mellander och Svärdh (2017) genomförde studier inom NTA där de utvärderade NTA och vilka lärdomar och effekter man kan dra utifrån lärarstödprogrammet. Studien är bland de senaste som gjorts för att utvärdera effekterna av att arbeta med NTA.
5
Utvärderingen har gjorts både ur ett svenskt och internationellt perspektiv, då NTA är en svensk version av det amerikanska programmet, STC, Science and Technology for Children.
Mellander och Svärdhs studie (2017) visar på tre viktiga lärdomar. Den första lärdomen är att det finns få lärarstödsprogram som fungerar bra i flera olika ämnen. Dock poängterar de att det när det kommer till ämnena kemi och biologi kan det skilja sig lite gällande effektiviteten. Den andra lärdomen är att ska man mäta upp resultat från ett lärarstödsprogram så ska mätningarna göras från nationella prov och inte ämnesbetygen. Den tredje lärdomen är att ska man mäta effekterna av användandet av ett program bör man beakta vilkas resultat man jämför. Är målet att jämföra de elever som fått lärarstöd för det varit i behov av det eller är det elever som ej fått lärarstöd? (Mellander & Svärdh, 2017). Lärdom tre bör inte ses i ljuset av NTA-undervisningen då lärdom tre syftar till en helt annan typ av lärarstöd (specialpedagogik).
Slutsatsen i Mellander och Svärdhs studie visar även att bredden i kunskaperna skiljer sig signifikant mellan NTA-deltagare och icke NTA-deltagarna. Det visade sig att elever som fått undervisning med NTA påvisade en större kunskapsutveckling än de elever som inte fått samma undervisning (Mellander & Svärdh, 2017).
2.2 Undersökande arbetssätt
Johansson och Wickman (2011; 2012; 2013) har genomfört studier som behandlar undersökande arbetssätt i skolans NO-undervisning. De använde sig av kvalitativa intervjuer med lärare och genomförde klassrumsobservationer, där de undersökte interaktionen mellan lärare och elever gällande laborativt arbete. Enligt Johansson och Wickman (2013) har NTA idag en betydande roll i undervisningen kopplat till lägre åldrarna i skolan.
Johansson och Wickmans (2011) resultat visade på hur viktigt det är att lärarna använder rätt begrepp vid rätt sammanhang för att eleverna ska få en kontinuitet och erfarenhet av undervisningen. I studien visades det på hur organiserade syften gällande undervisningen kan fungera som ledsnören för att analysera, utvärdera och planera sin undervisning. En stor del är enligt Johansson och Wickman det övergripande och närliggande syftet som båda kopplas samman till kursplanen för naturvetenskap (Johansson & Wickman, 2011).
Något som även visas i Johanssons och Wickman (2011) forskning är vikten av hur läraren lägger fram det undersökande arbetssättet i undervisningen, vilket NTA i huvudsak kännetecknas av.
6
Dewey (2007) var bland de första att betona detta och menade att det inte var av någon nytta med undervisning om läraren bara lade fram en idé för sina elever utan att diskutera den gemensamt. Att sätta in kunskapen i ett sammanhang kommer först när man kommunicerat den nya kunskapen gemensamt i meningsfulla aktiviteter med likasinnade (Johansson & Wickman, 2011).
Johansson och Wickmans (2012) studie granskar hur elevernas progression påverkas av förhållandet mellan de organiserade syftena (närliggande och övergripande). Respondenterna i studien var elever och lärare från förskoleklass till årskurs tre där undervisningen varit baserad på NTA och temat Fast och flytande (Johansson & Wickman, 2012).
Studien visar att kommunikation mellan lärare och elever är otroligt viktig för elevernas progression och att det finns olika verktyg för att nå en produktiv undervisning, speciellt vid undersökande arbetssätt. Undervisning kan i sig påverkas av om den är av öppen, hög frihetsgrad eller sluten karaktär, låg frihetsgrad. Johansson och Wickman (2012) påpekar att den höga frihetsgraden kan vara bra i sig men att den även kan skapa problem. Detta grundar Johansson och Wickman, på att det kan finnas klyftor mellan de syften och mål som finns för läraren i förhållande till läroplanerna och det eleverna presterar på lektionerna (Johansson & Wickman 2012).
När Johansson och Wickman (2012) gjorde sin sammanställning visade det sig att, när det kom till de naturvetenskapliga begreppen eller fenomenen måste de gemensamt bearbetas genom diskussion och reflektion tillsammans i grupp för att eleverna ska befästa den nya kunskapen. Detta gäller även laborationer, de kan inte genomföras separat utan måste även ha en teoretisk bakgrund. Både Deweys (2007) teorier och de studier Johansson och Wickman genomfört visar på vikten av att elever och lärare behöver ha en levande dialog i klassrummet, för att ge eleverna möjlighet att utveckla sitt språk och de naturvetenskapliga begreppen (Dewey, 2007; Johansson & Wickman, 2012).
2.3 Undervisning som fungerar utifrån en ”Kitbox”
Appleton (2002) genomförde en studie vars syfte var att utröna om det fanns speciella metoder som lämpade sig bättre för undervisning inom naturvetenskap än andra. Då det är eleverna som är mottagare av undervisningen är det av vikt att lärare och skolor hittar arbetsmetoder som gynnar elevernas progression. Studien som Appleton genomförde grundades i sexton lektionsobservationer samt intervjuer där fältdata samlades in både genom observation och ljudupptagning. Vid intervjuerna samlades uttalanden om lärarnas undervisningsstrategier, elevernas intresse och svar om vad eleverna ansåg om undervisningen.
7
Bakgrunden till rapporten var att det under flera år varit problem med undervisningen i stora delar av Australien gällande naturvetenskap. Många lärare valde helt bort ämnet medan andra arbetade kontinuerligt med naturvetenskap i sin undervisning, detta ledde till stora variationer i kunskaperna för eleverna. Mycket bottnade i lärarnas misstroende till sin egen ämneskunskap och förmåga till att undervisa i ett ämne de inte behärskade fullt ut själva (Appleton, 2002).
Slutsatserna som Appleton (2002) drog genom att utforska begreppet ”arbetsmetoder som fungerar” var att han hittat ett koncept att arbeta efter för de lärare som kämpade med sin undervisning i naturvetenskap. Detta koncept kallade han sedan för en “Kit-box”.
Konceptet ansågs bidra till att lärarna utvecklade sin PCK (Pedagogical Content Knowledge), inom naturvetenskap vilket skulle leda till effektivare undervisning. Det visade sig att det fanns samband mellan PCK och arbetsmetoden ”arbetsmetoder som fungerar”. Appleton såg även kollegialt lärande som en stor del att öka självförtroendet hos de lärare som varit motståndare till sin egen undervisning.
I sin rapport efterfrågade följaktligen Appleton den ”Kit-box” eller arbetsmetod som han sett fungerade till skolorna att arbeta efter, vilket på många sätt liknar NTA-materialet som många svenska skolor har tillgång till. Dessa skulle vara utrustade med en uppsättning aktiviteter och material som valts ut av lärare eller en grupp av lärare. Den skulle vara baserad på sammanhängande teman istället för engångs aktiviteter (Appleton, 2002).
2.4 Lärarens ämneskunskaper kopplat till elevprestationer
Fitzgeralds studie (2016) bygger på det förhållningssätt många lärare har inför de naturvetenskapliga ämnena, mycket rädsla och osäkerhet för sin egen ämneskunskap vid undervisningen. Med rätt stöd och fortbildning för grundskollärare tror Fitzgerald sig kunna överbrygga mycket av den brist på självförtroende som verkar finnas bland lärarna när det kommer till deras känslor för att undervisa i naturvetenskap. Genom detta kan lärarna börja tänka annorlunda både vad det gäller sin roll som lärare men även på vilket sätt de vill förmedla kunskapen till sina elever så att även de blir mer aktiva och kritiska i sitt tänkande. Forskning visar enligt Fitzgerald att det finns tendenser till att kvaliteten på lärares ämneskunskaper har störst inverkan på elevers lärande. Om läraren känner sig trygg i sina ämneskunskaper (PCK) påverkar detta hur undervisningen genomförs men även hur den tas emot av eleverna. I sin studie genomförde hon intervjuer med 23 lärare under en workshop på en skola.8
Tillsammans med intervjuerna och tre ytterligare rapporter från Australien kom hon fram till sex egenskaper som visade på effektiv undervisning i naturvetenskap (Fitzgerald, 2016):
1) eleverna upplever att läroplanen är relevant utifrån deras liv och intressen; 2) undervisningen i klassrummet är kopplat till samhället i stort;
3) eleverna är aktivt engagerade i utredningar, och idéer; 4) eleverna utmanas i sitt lärande att få ökad begreppsförståelse;
5) bedömning underlättar lärandet och fokuserar på resultat som bidrar till vetenskaplig läskunnighet, och;
6). informations- och kommunikationsteknik utnyttjas för att förbättra vetenskapens lärande med möjligheter att tolka och konstruera multimodala representationer
(Fitzgerald, 2016).
Dessa sex egenskaper som visade på effektiv undervisning kan man se i NTA-upplägget tillsammans med den fortbildning som lärare genomgår för att arbeta med lådorna i svenska skolor.
Med fortbildningen av lärare som använder sig av arbetsmetoden och materialet ökar man både pedagogernas ämneskunskaper samt deras självkänsla när det kommer till att förmedla kunskap.
Inom forskning så har även vikten av ”samtalet” lyfts fram och dess stora inverkan på lärandet, det leder till kritiskt tänkande och tränar eleverna på effektiva kommunikationsfärdigheter. För att lära sig naturvetenskap i stort blir samtalet ett kraftfullt verktyg menar Fitzgerald, då man i interaktionen lärare/elev, elev/elev skapar förutsättningar för naturvetenskapliga samtal samt begreppsförståelse för ämnets problematik Fitzgerald (2016). Båda artiklarna Appleton (2002) och Fitzgerald (2016) betonar vikten av ämneskunskaper (PCK), kommunikation i klassrummet, stimulerande lärmiljöer och arbetsmetoder.
2.5 Lärares mål med laborativt arbetet
Högström, Ottander och Benckert, (2006) har i sina studier fokuserat på lärares mål med det laborativa arbetet. Datainsamlingen grundade sig på 11 lärarintervjuer (årskurs 7 till 9) där lärarna fick referera till två egenvalda laborationer. Studiens resultat visade på att undersökande arbetssätt vid laborationer förefallit vara den mest vanliga arbetsmetoden vid undervisning av de naturvetenskapliga ämnena. Genom att jobba laborativt med elever, skapas det tillfällen där eleverna får bearbeta idéer och begrepp men även tillägnar sig grundläggande färdigheterna inom naturvetenskapen (Högström m.fl. 2006).
9
Studien påvisade en mängd faktorer som kunde påverka laborationens utformning och de mål som skulle uppnås. Det har visat sig att lärarens roll och syn på undervisning är betydelsefull för det laborativa arbete och de val som läraren gör i undervisningen påverkar elevernas lärande. Studien är av stort intresse då Högström inriktar sig på hur lärarna arbetar laborativt för att nå de mål som de satt för sin undervisning. Resultatet visar att det laborativa arbetet utfördes utifrån generella mål och i fem olika teman där varje tema representerade en grupp av uttalande som hade liknande innebörd. Temana var:
Att utveckla elevers förståelse för begrepp och fenomen, Att tänka och reflektera kring det laborativa arbetet, Att anknyta till vardag och verklighet, Att utveckla praktiska och manipulativa färdigheter samt Att intressera och roa (Högström, m.fl. 2006).
De fem teman som beskrivs ovan kan jämföras med den “Kit-box” som Appleton (2002) efterfrågade i sin studie från Australien. Men även till den PCK som han påtalade som har en stark koppling till vad eleverna får möta under lektionerna. Det finns många likheter här med den undervisning som fungerar som Appleton lyfte fram i sin studie 2002.
2.6 Effekten av praktiskt arbete som undervisnings- och
inlärningsmetod
inom
de
naturvetenskapliga
ämnena
Abraham och Millar (2008) genomförde en undersökning om vilka effekter det praktiska arbetet resulterade i inom NO-ämnen. Urvalet på det praktiska arbetet gjordes genom att analysera 25 "typiska" naturvetenskapliga lektioner som involverade praktiskt arbete i engelska grundskolor. Uppgifterna togs från observationer, anteckningar och bandinspelade intervjuer med både lärare och elever (Abraham & Millar, 2008).
I studien valde man att studera vart lärarnas fokus var under dessa lektioner, om det var att utveckla elevernas ämneskunskaper eller att utveckla förståelsen av det vetenskapliga arbetssättet. Det praktiska arbetet var känt för att vara allmänt effektivt med att få eleverna att genomföra lektionen som tänkt. Det som var mindre effektivt enligt studien, var att få eleverna att reflektera och resonera kring arbetssättet och de naturvetenskapliga begrepp som förekom i övningen (Abraham & Millar, 2008).
I Abrahams och Millars (2008) studie framkom det att många inom den naturvetenskapliga utbildningsvärlden såg praktiskt arbete som utförts av elever som ett viktigt inslag i naturvetenskaplig utbildning. Dock väcktes frågor om det praktiska arbetet ansågs vara effektivt som en undervisnings- och inlärningsstrategi. En del av de resultat som Abraham och Millar (2008)
10
kunde utläsa från den insamlade data de fått in var att det laborativa arbetet var väldigt styrd, låg frihetsgrad för både lärare och elever. Alltså att läraren och eleverna fick allt framför sig, uppdraget och instruktioner steg för steg. Lärare berättade och visade vad som skulle göras och eleverna lyssnade och följde lärarens instruktioner. Mycket praktiskt arbete ansågs därför vara relativt ineffektivt, eftersom lärarna underskattat den utmaning eleverna givits (Abraham & Millar, 2008)
Ytterligare ett resultat som kunde utläsas från Abraham och Millars (2008) studie var att det laborativa arbetet bara kom att handla om uppgiftens utrustning och de instruktioner som skulle följas, väldigt sällan eller ibland inte alls så fanns det inte tid eller utrymme att utveckla nya idéer för att förstå det laborativa arbetet och dess data. Utrymme för diskussion fanns sällan eller inte alls under det laborativa arbetet, något som Abraham och Millar (2008) anser att eleverna behöver för att förstå och utveckla deras kunskaper kring laborativt och undersökande arbete.
11
3 TEORI
För att binda samman detta examensarbete har studien utgått från ett pragmatiskt och sociokulturellt perspektiv på lärande. Likväl som för Johansson och Wickman (2012) är grunden för denna studie Deweys (2007) teori om socialt perspektiv på lärande (Learning by doing) och Vygotskij (1978) proximala utvecklingszon.
Människan är en social varelse, hen lever i grupper och interagerar med sin omgivning, människan kommunicerar samt löser uppgifter tillsammans med andra i gruppen. Det är så människan har lärt sig och utvecklats genom evolutionen. Det är tillsammans i grupp och genom interaktion med andra som man utvecklas (Phillips & Soltis, 2014). Hur människan samtalar i klassrummet, vad hen säger och hur hen uttrycker sig är därför viktigt för förståelsen hos eleverna. Både Vygotskij och Dewey ansåg att just språket var ett av de viktigaste kommunikationsmedlen (Phillips & Soltis, 2014). När lärare ska införa ett nytt ämne för eleverna är det därför viktigt att de formulerar sig på ett sätt som står nära elevernas nivå och därmed blir begripligt för dem. När det gäller naturvetenskapens ämnen måste man även tänka på att förklara de olika begrepp som rör ämnena så att eleverna kan bemästra dess innebörd och äga dem. Ofta sker undervisningen isolerat och enskilt vilket enligt Dewey (2007) motverkar elevers aktiva deltagande och kommunikation i lärmiljön. Vidare menade han att skolorna mer skulle involvera eleverna i meningsfulla aktiviteter där samarbete är av betydelse för att eleverna ska klara uppgiften. Det sociala sammanhanget blir därför knutpunkten för att eleverna ska lära sig på ett mer för sammanhanget fördelaktigt sätt (Dewey, 2007).
Likväl som Dewey (2007), ansåg även psykologen Vygotskij (1978) att undervisning som kopplades till sociala situationer påverkade kunskapsinhämtningen. Vygotskij var även psykolog och den som myntade uttrycket ”potentiell utvecklingszon”, som visade på den nivå vart undervisningen bör befinna sig för att eleven ska ha bästa möjlighet att utvecklas i sin kunskapsinhämtning, denna zon är individuell för varje elev. Man kan beskriva det som när en elev ska lösa en uppgift på egen hand men inte lyckas fullt ut, läraren ger då viss vägledning om uppgiften och granskar hur pass mycket hjälp eleven behöver för att lösa uppgiften (Vygotskij, 1978). Detta pedagogiska arbetssätt kallas inom engelskan för scaffolding. Målet är att efter visst stöd ska eleven ha fått tillräckligt med kunskap för att självständigt befästa den nya kunskapen (Lundgren, Säljö & Liberg, 2017). Elevens egna prestationer i jämförelse med det extra stöd eleven får av läraren visar på elevens proximala zon, det vill säga hur långt en elev kan nå med rätt stöd från läraren.
12
Läraren får även en indikation på elevens förmåga att ta instruktioner och hur snabbt eleven utvecklas i sin kunskapsinhämtning (Lundgren, Säljö & Liberg, 2017).
För att lärare ska kunna möta sina elevers individuella förmågor är det viktigt att ta den proximala zonen i beaktande vid undervisningen, så att alla elever får möjlighet att nå sin fulla utvecklingspotential (Vygotskij, 1978). Deweys tankar om Learning by doing blir därmed en arbetsmetod där man möter eleverna på deras nivå samt mer elevcentrerad (Säljö, 2014). Forskning har visat att just kombinationen mellan praktiska övningar blandat med teori underlättar för eleverna i deras kunskapsinhämtning och utveckling (Anderhag och Wickman, 2006; Appleton, 2002; Fitzgerald, 2016; Högström, Ottander & Benckert, 2006; Johansson & Wickman, 2012; Abraham & Millar, 2008). I en sociokulturell miljö som studien utgått från, har eleverna granskats utifrån vad de lärt sig, hur de diskuterat samt uttryckt sig. NTA:s uppbyggnad bygger just på att eleverna ska få möta både teoretiska samt praktiska övningar för ökad förståelse för naturvetenskapens begrepp och fenomen.
13
4 METOD
I metodavsnittet kommer arbetets kvalitativa forskningsansats att preciseras, utifrån genomförda observationer och intervjuer.
4.1 Urval
NTA-lådornas teman innefattar ämnena fysik, kemi, teknik, biologi och matematik, vid observationstillfället arbetade kommunen med temat kemi. Då arbetets syfte var att granska NTA:s effektivitet ur ett elevperspektiv och lärarnas didaktiska arbetssätt med metoden, var inte temat för lådan i sig det viktiga utan det viktiga var hur man arbetade laborativt och undersökande med NTA-uppdraget. Studiens empiri består av intervjuer med tre lågstadielärare, tre klassrumsobservationer, samt 9 gruppintervjuer med elever från två av de observerade klasser. 17 av 24 elever i klass A intervjuades och 15 av 23 elever intervjuades i klass B, ingen elev i klass C hann att intervjuas på grund av läget med covid-19.
4.1.1 Beskrivning av deltagare och arbetsmaterial
Fokusen har inte enbart riktat sig mot en årskurs, utan intervjuerna och observationerna har skett i två årskurs 2: or och en årskurs 3: a.
Urvalet av observationer och intervjuer har gjorts utifrån kontakter via praktik- och arbetsplatser. Besöken i de tre skolorna genomfördes i en större stad i Mellansverige. På vårterminen genomför skolorna nationella prov vilket begränsade besöken till klasser ur forskningssynpunkt.
De medverkande lärarna har fått fingerade namn utifrån vilken klass de undervisar i, läraren i klass A kallas Anna, klass B för Bertil och läraren i klass C för Cecilia. Eleverna i respektive klass betecknas som elev A1, A2, A3 osv elev B1, B2, B3 och elev C1, C2, C3 osv.
De tre lärarna som deltog i studien har alla genomgått NTA-utbildningen. Anna har jobbat som lärare i 21 år och har under sina verksamma år varit på en och samma skola. Hon gick samtliga NTA-utbildningar inom fortbildningen under 2008. Hon bedriver undervisning i årskurs 1–3. Anna undervisar klass A som är en årskurstvåa, bestående av 25 elever.
Anna jobbar för det mesta utifrån egengjorda Powerpoints med mycket bilder och förklaringar kring ämnet eleverna ska arbeta med. Vid observationstillfället jobbade Anna utifrån NTA-lådan vars tema var: Fasta ämnen och vätskor och uppdrag fem: Vi testar egenskaper om ämnen som
14
Uppdraget gick ut på att eleverna testade 20 föremål (se figur 1) om deras egenskaper när de placerats i en bytta med vatten, resultaten skulle sedan föras in i ett venndiagram och en tabell.
Figur 1. Från temalådan: Fast och flytande som användes i Annas och Bertils klasser.
Eleverna jobbade två och två under det laborativa arbetet men även i grupp om fyra, då de tillsammans efter det laborativa arbetet diskuterade sina resultat. Bertil har jobbat som lärare i 40 år och varit verksam i flera olika kommuner, så därför har han bedrivit NO-undervisning både med och utan NTA-lådor. Han har varit med från uppstarten av NTA i kommunen, första träningslektionen som togs fram med NTA hölls i hans klass, då en årskurs etta. Då Bertil varit med från start har han hunnit använda flera lådor som stöd i sin undervisning och även varit med att utveckla lådornas innehåll, samt påtalat vikten av att lådorna ska utgå från Lgr 11.
Bertil undervisar även han i en årskurs tvåa, bestående av 23 elever. Vid observationstillfället arbetade klassen utifrån NTA-lådan vars tema var: Fasta ämnen och vätskor. Uppdragen var att se vad som: Rullar hela vägen och Vilka
som rullar lätt? Vid lektionerna i NTA delades klassen in i smågrupper om tre
elever i varje.
Bertil utgick från de arbetsblad som finns kopplade till varje uppdrag och ritade upp samma upplägg på Whiteboarden, därefter genomfördes genomgång av dagens uppdrag och eleverna fick göra förutsägelser. Föremålen som undersöktes var 20 till antalet, samma som i Annas klass.
Eleverna hade två uppdrag i Bertils klass, där det första uppdraget gick ut på att ta reda på vilka föremål som kunde rulla hela vägen. Detta gjordes genom att eleverna byggde en ramp där eleverna placerade föremålen en och en. Det andra uppdraget var att ta reda på vilka föremål som rullade lätt genom att eleverna blåste på föremålet med ett sugrör.
15
Figur 2. Arbetshäfte från temalådan: Fasta ämnen och vätskor, Bertils klass.
Båda uppdragen dokumenterades i tabeller som visade på elevernas förutsägelser samt resultat.
Arbetsbladen samlades ihop till elevhäften (se figur 2) som fungerar både som arbetshäften samt till dokumentationen av elevernas lärande och progression inom naturvetenskap och NTA.
Cecilia har varit yrkesverksam i 26 år som lärare. Innan lärarexamen jobbade hon på ett kemiskt laboratorium i 15 år. Hon har därmed stor erfarenhet av att arbeta laborativt samt stor kunskap inom de naturvetenskapliga ämnena. Cecilia har varit med sen uppstarten med NTA i kommunen och har undervisat samtliga årskurser i lågstadiet. Hon har en relativt stor klass som består av 27 elever, vilket har gjort att hon valt att dela upp den i två grupper vid NTA-undervisningen. Vi fick möjlighet att observera en av grupperna som i detta läge bestod av 12 elever.
Vid varje lektion får eleverna ett arbetsblad (se figur 3), dessa samlas ihop till häften som fungerar både som arbetsmaterial samt till dokumentation av elevernas kunskaper vid sammanställning inför omdömen inom ämnet. Vid den aktuella lektionen som observerades skulle eleverna ta reda på vilka färger som fanns i färgerna svart och brunt. Eleverna fick jobba i grupp om två och två och följa en specifik styrd arbetsordning från läraren, något som skiljer sig från lärarna i de två övriga klasserna som observerades. Uppdraget var uppdelat i sekvenser för att eleverna skulle få kunskap om hur olika substanser reagerar på varandra.
16
Figur 3. Arbetsblad från temalådan: Förändringar i Cecilias klass.
Förutom grundmaterialet har Cecilia själv utarbetat egna arbetsblad för uppdragen inom NTA när behov har funnits, mycket på grund av att de färdiga arbetsblad som finns att tillgå inom NTA är mycket textbaserade. Det finns flera elever i klassen med behov av extra stöd, därför får samtliga elever samma anpassade arbetsmaterial.
4.2 Datainsamlingsmetoder
Datainsamlingsmetoderna för studien har utgått från observationer och intervjuer. Inför besöken till skolorna har blanketter för medgivande av deltagande till studien lämnats ut till vårdnadshavare samt till lärarna enligt rådande forskningsetiska riktlinjer (Björkdahl Ordell, Dimenäs, Davidsson, 2007). Samtal med skolornas rektorer har skett för att få ett godkännande för att genomföra planerade observationer och intervjuer. Med kombinationen av observationer och intervjuer var målet att samla in data på flera olika sätt för att på ett mer trovärdigt sätt kunna besvara forskningsfrågorna, därav har metoderna observationer och intervjuer lämpat sig väl för denna studie (Björkdahl Ordell et al., 2007).
4.2.1 Observationerna
Strukturerade observationer av en NO-lektion med arbetsmetoden NTA har gjorts i varje besökt klass för att få grepp om arbetssättet. Genom observationerna granskades hur lärarna arbetade didaktiskt med att förmedla NTA-uppdraget och effektiviteten på hur eleverna tog emot och genomförde det laborativa och undersökande arbetet.
17
Utöver detta var även målet med observationerna att granska elevernas förhållningssätt, delaktighet, kommunikation i klassrummet samt förståelse av undervisningen och arbetsmaterialet (Kihlström, 2007).
Vid observationerna genomfördes ljudupptagningar genom appen Smart voice
recorder, materialet fotograferades för användning vid efterföljande
intervjuer.
Observationerna genomfördes på samma sätt i alla tre klasserna. Ett dokument skapades för att kunna föra löpande anteckningar. I klassrummet genomfördes ljudupptagningar vid uppstart av lektion samt vid det laborativa arbetet. Ljudupptagning skedde även varje gång lärarna hade genomgång eller avstämning av uppdragen. Valet att cirkulera vid ljudupptagningarna genomfördes för att fånga upp frågor och kommentarer från eleverna. Observationerna valdes att genomföras innan intervjuerna för att i minsta möjligaste mån påverka lärarens upplägg och agerande gentemot klassen. Syftet var att få ett så rent undervisningstillfälle som möjligt.
4.2.2 Intervjuerna
Kvalitativa intervjufrågor användes vid intervjuerna med både lärare och elever. Frågor som är baserade på kvalitativ grund är mjukare i sin struktur samt mer öppna och inbjuder till följdfrågor (Kihlström, från Björkdahl Ordell et al., 2007). Målet var att få kännedom om respondenternas känslor och val inför undervisning från lärarna och responsen från eleverna (Kihlström, 2007). Efter insamlade data transkriberades samtliga intervjuer för vidare analys utifrån Millars och Tiberghiens (1999) analytiska ramverk.
Efter sammanställning av insamlade data kunde analysen av respondenternas uppfattningar om ämnet i fråga ske. Något som fanns i åtanke var att det kunde vara annorlunda att intervjua ett barn, jämfört mot att intervjua en vuxen person. Piaget (1975) påpekade att när det kom till intervjuer med barn är man tvungen att tänka på att ha en väl fungerande metod, speciellt när det är deras tankar och upplevelser som man vill nå.
Lärarintervjuer
Intervjuerna av respektive lärare skedde i direkt anslutning till de observerade lektionerna (bilaga 1). Målet var att få kännedom om respondenternas intryck och arbetssätt gällande NTA - upplägget i undervisningen, få en bild av lärarens syn på naturvetenskap, hens syn på lärande och hens förutsättningar att jobba praktiskt med naturvetenskapliga ämnen. Vid intervjuerna ställdes det frågor till läraren samtidigt som svaren dokumenterades i ett dokument. Samtliga intervjuer spelades in och transkriberades. Intervjuerna med lärarna varierade i längd, de hölls sig mellan 20–30 min.
18
Elevintervjuer
Intervjuerna var semistrukturerade och vid observationstillfällena användes foton som stöd under samtalen med eleverna (bilaga 2). Intervjuerna valdes att genomföras några dagar efter respektive observationstillfälle, dels av praktiska skäl men också för att ge eleverna tid att bearbeta och reflektera de moment som behandlats.
Målet att lägga upp intervjuerna på det här sättet var att få ta del av kommunikation mellan eleverna, där de fick återberätta vad deras uppdrag gått ut på. Att kombinera observationer med intervjuer var fördelaktigt för att få en klarare bild över vad vi fått ut av observationer och vad som skett under densamma. Det gav i sin tur även en bekräftelse på att vi tolkat observationen eller situationen på ett för ändamålet korrekt sätt.
Elevintervjuerna skedde i grupp, det gjordes ljudupptagning under hela intervjutiden som sedan transkriberats. Eleverna arbetade i grupper om två till tre i varje grupp. Gruppintervjuer valdes för att minska pressen på eleverna som kan uppstå samt att de då fick stöd av varandra vid samtalen (Eilard, 2009).
Eleverna blev intervjuade om tre till fem elever i varje fokusgrupp, baserat på deras arbetsgrupper från det laborativa arbetet. Planen var att gruppintervjuerna skulle utgått från de arbetsgrupper de haft under lektionerna men vid vissa fall har dessa slagits ihop så att intervjugruppen bestått av tre-fyra elever eller fler då någon enstaka elev tackat nej till att medverka. Detta för att det ska bli en symmetri och en bra konstellation av elever så att ingen fokusgrupp skulle bestå av endast två elever.
Några basfrågor som ställdes till eleverna var: Hur tycker ni att det är att få jobba med experiment? Eller På vilket sätt tycker ni att ni lär er mer genom experiment i jämförelse med att läsa i böcker eller arbetsblad? Basfrågorna framställdes innan genomförandet av observationerna och några lades till under observationerna, eftersom som det vid det laborativa arbetet uppfattats vissa händelseförlopp som behövt uppföljning.
Fotona som framtagits vid observationerna användes vid intervjuerna där eleverna fick beskriva och berätta vad som skett vid varje foto. Fotona var även av vikt då eleverna i årskurs två arbetat med samma temalåda men med olika uppdrag. Intervjufrågorna utgick utifrån fem grundfrågor som sedan kompletterades med frågor baserade på foton från vardera lektionen. Med frågorna till eleverna var målet att få kännedom om deras uppfattningar om NTA - lådorna och det naturvetenskapliga området de arbetat med just då, samt få en klarare bild av vad eleverna hade för tankar om NTA.
19
Intervjuerna spelades in för att kunna lyssnas igenom efteråt vid transkriberingen, ambitionen var därmed att kunna återge respondenternas svar på frågorna så ordagrant som möjligt. Gruppintervjuerna med eleverna varade mellan 15–20 minuter.
4.3 Databearbetning och analysmetod
Efter genomförda observationer och intervjuer har dessa transkriberats. När all data var insamlad påbörjades analysarbetet. Analysen av inhämtat material bygger på Abraham och Millars (2008) analytiska ramverk, framtaget för att analysera praktiska övningars effektivitet ur ett lärandeperspektiv. Abraham och Millars modell skiljer på två typer av effektivitet. I effektivitetsnivå 1 handlade det om vad lärarna ansåg att eleverna skulle göra och vad de faktiskt gjorde och vidare på effektivitet i nivå 2 handlade det om vad lärarna ville att eleverna skulle lära sig och vad de faktiskt lärde sig (Abraham & Millar, 2008). Tiberghien (2000) menade att genom att kombinera effektivitetsmodellen på två nivåer, med en kunskapsmodell på två olika områden, så ledde det till att den analytiska ramen som presenterats kunde ta hänsyn till effektiviteten i en viss praktisk uppgift (se figur 4).
Område ett handlade om ”domänen för objekt och det observerbara” och område två om ”domänen för idéer”. Den analytiska ramen kunde på så vis tillämpas på både de praktiska uppgifterna där fokus låg på elevernas lärande i förhållande till ämneskunskaper.
Figur 4. (Tiberghien, 2000). Det grundläggande syftet är att skapa en bro mellan vad vi kan se vad eleverna lär sig och delen som kan jämföras med vad lärarens intentioner är med lektionen. Det grundläggande syftet med det praktiska arbetet inom undervisning i naturvetenskap är att hjälpa eleverna att knyta band mellan den verkliga
20
världen av objekt, material och händelser och den abstrakta världen av tankar och idéer (Abraham & Millar, 2008).
4.3.1 Analytiskt ramverk för utvärdering av praktiska
lektioner.
Modellen som användes är uppbyggd kring fyra olika moment A, B, C och D (se figur 5). I moment A och B är läraren i fokus och i moment C och D är eleverna i fokus. Momenten utgår ifrån: (A) Lärarens mål: Vad eleverna ska lära sig, (B) beskrivning av aktiviteten: vad eleverna ska göra, design av uppgiften/ information om kontext, (C) vad händer i klassrummet: vad eleverna egentligen gör samt (D) resultatet av lärandet: vad eleverna egentligen lär sig (Millar, Tiberghien, & Le Maréchal, 2002).
Som figur 5 visar utöver de fyra momenten kopplas även sex grundfrågor ”influenser” att ta ställning till vid analysen.
Figur 5. (Millar, Tiberghien, & Le Maréchal, 2002). Modell över processen att designa och utvärdera en praktisk övning - effektiviteten av det praktiska arbetet.
De grundfrågor som rör moment A och B är: lärarens syn på naturkunskap, lärarens syn på undervisning och hur uppgiften är utformad.
21
Kopplat till moment C och D är utgångspunkterna: elevernas förståelse av naturkunskap, elevernas tankar om lärprocesser och hur de tar emot den praktiska undervisningen. Momenten benämns som steg och “influenser” som på olika sätt påverkar effektiviteten för den praktiska lektionen (Abraham & Millar, 2008).
Lärarens mål med det laborativa arbete - Moment A
Utgångspunkten med det laborativa arbetet är de kunskapsmål som läraren har i åtanke (moment A i figur 5) – vad eleverna avses lära av det undersökande arbetssättet. Dessa påverkas av flera saker: lärarens syn på naturvetenskap till exempel vad hen tycker är viktigt att undervisa till gruppen av elever, sina idéer om naturvetenskap och om undersökningsprocessen (Abraham & Millar, 2008).
Kunskapsmålen påverkas också av lärarens syn på lärande, till exempel vad hen anser vara lämplig kunskap för eleverna; hur hen tror att lärandet kommer att ske och det sammanhang i vilket verksamheten kommer att användas t.ex. läroplanen eller lektionen som följs, hur eleverna kommer att bedömas, vilka resurser som finns tillgängliga (laborativa material) (Abraham & Millar, 2008). Genom att observera lärarna kunde vi urskilja deras pedagogiska och didaktiska redskap och mål för att fånga eleverna, samt att genom intervjuerna få en närmare bild av deras egna tankar om naturvetenskap.
Vad eleverna förväntas göra utifrån ett lärarperspektiv - Moment B
Lärandemålen måste sedan "omsättas" i lektionerna. Detta kan anges i detalj, eller på ett mindre specifikt sätt. Utifrån detta moment skulle lärarna förmedla till eleverna vad de förväntades göra under det laborativa arbetet genom tydliga instruktioner samt syfte och mål med laborationen (Abraham & Millar, 2008). För att kunna göra en analys i detta moment så har data samlats in genom observationer och intervjuer med lärarna. Kursplanen säger vad eleverna ska möta och lära sig under lektionerna för att uppnå lärandemålen (moment B i figur 5). Samtidigt som moment B även färgas av de mål läraren lyfter fram i sin undervisning, här har läraren stora möjligheter att påverka hur läroplanen förmedlas till eleverna. Det påverkas av samma slags överväganden som lärandemålen.
Vad eleverna faktiskt gör under lektionen - Moment C
Med utgångspunkt genom Millars ramverk för studien innefattade detta elevernas syn på naturvetenskap och lärande och vad eleverna ska göra under det laborativa arbetet (Abraham & Millar, 2008).
22
Här blev observationerna ett viktigt verktyg för att kunna genomföra den kommande analysen för moment C. Ljudupptagningarna samt fotografierna under det laborativa arbetet bidrog även dem till analysunderlaget.
När det undersökande arbetssättet utfördes i klassrummet observerades det vad eleverna faktiskt gjorde (moment C i figur 5). Detta påverkades av flera faktorer: elevernas förståelse av naturvetenskap, elevernas syn på sitt eget lärande när det gällde teoretiskt arbete och undersökande arbete kontra vad läroplanen påvisade som kunskapskrav.
Enligt det ramverk som används ska detta visa på den första och mest grundläggande känslan av effektivitet, det vill säga vad eleverna uppfattade att de fick i uppdrag att genomföra kontra vad eleverna faktiskt gjorde. Effektivitet 1 visar på förhållandet mellan moment C och moment B i Abraham och Millars analytiska ramverk (2008).
Vad eleverna faktiskt lär sig under lektionen - Moment D
I denna fas analyserade vi hur mycket eleverna faktiskt hade lärt sig utifrån momenten A, B och C (Abraham & Millar, 2008).
Analysunderlaget för detta moment har byggts på de observationer och intervjuer som genomfördes med eleverna. Vid intervjuerna har eleverna fått berätta utifrån fotografierna vad de gjort under det undersökande arbetssättet, vad de tyckt om att arbeta laborativt, hur de uppfattat arbetsmetoden med att arbeta praktiskt kontra teoretiskt och hur det påverkat deras kunskapsinhämtning.
Effektivitet
De olika momenten gjorde att Abraham och Millar (2008) fann två typerna av effektivitet. Effektivitet 1 handlar om vad lärarna ansåg att eleverna skulle göra, moment B och vad eleverna faktiskt gjorde moment C. Vidare på effektivitet nivå 2 handlade det om vad lärarna ville att eleverna skulle lära sig i förhållande till vad de faktiskt lärde sig, moment A och D (Abraham & Millar, 2008).
I studiens analysdel kommer dessa båda nivåer att preciseras för att närmare visa på de effektivitetsmål som är avsedda att analyseras. Det vill säga de olika nivåerna kommer att ställas i relation till varandra för att påvisa om det undersökande arbetssättet varit effektivt. Resultaten var av vikt för att besvara syftet och frågeställningarna med examensarbetet.
23
4.4 Etiska överväganden
I forskningen studerades både lärare och elever. Det var viktigt att från början beakta de involverade så att de inte på något sätt blev utlämnade eller kunde komma till skada. Vid studier när elever ska intervjuas och observeras behöver man få samtycke från föräldrar eller vårdnadshavare för att kunna bedriva forskningen i och utanför klassrummet (Björkdahl Ordell, 2007).
För att skydda de som ska ingå i en undersökning ställer man sig mot ett så kallat individskyddskrav som delas upp i fyra huvudkrav, informationskravet, samtyckeskravet, konfidentialitetskravet och nyttjandekravet. Informationskravet där forskaren ska informera deltagarna om syftet med forskningen, samtyckeskravet där deltagaren beslutar om sin egen medverkan, konfidentialitetskravet där alla inblandades uppgifter i undersökningen förvaras så att inga obehöriga kan ta del av dem.
Sist återfinns nyttjandekravet där uppgifterna från de enskilda personerna endast får användas för forskningsändamål (Björkdahl Ordell, 2007). Därför har all inhämtade data från respondenterna raderats efter godkännande av examensarbetet. Bland kraven finner man också ett antal regler men som Björkdahl Ordell (2007) skriver så finns det egentligen inga enkla regler att tillämpa utan man bör diskutera varje enskilt fall. Viktigt att komma ihåg är att vetenskapsrådets etiska regler är formulerade som principer och utgör därför riktlinjer.
Dataskyddsförordningen eller GDPR som den också kallas trädde i kraft 2018-05-25, innehåller regler för hur man får behandla personuppgifter. GDPR har ersatt den tidigare personuppgiftslagen (PuL). GDPR står över skollagen gällande just persondataskydd (Skolverket, 2018).
Inför studien kontaktades rektorer på de skolor som medverkade, det skickades mejl till lärare och vårdnadshavare samt lämnades ut informationsbrev och samtyckesblanketter till alla involverade. Syftet med informationsbrevet var att informera alla berörda parter om studiens syfte samt de åtgärder man har vid datainsamling.
För att samtliga deltagare i studien skulle känna sig trygga att medverka och att deras identitet inte skulle kunna avslöjas har respondenterna avidentifierats.
24
4.5 Relevans, tillförlitlighet och överförbarhet
När man skriver en rapport, avhandling eller ett examensarbete med kvalitativa eller kvantitativa data som insamlats, måste man se till att de metoderna och dess genomförande har god validitet och hög reliabilitet. Vid valet av forskningsdesign är det viktigt att utgå från studiens syfte och frågeställningar. I studien har det skett en triangulering med de olika metoderna observationer och intervjuer för insamlandet av data för att kunna öka studiens trovärdighet. För att visa på en undersöknings validitet tittar man på dess kommunicerbarhet, det vill säga hur någon annan person ska kunna granska de olika kategorierna och kunna förstå vad dem betyder.
När det kommer till rapportens trovärdighet samt om den är tillförlitlig, talar man om dess reliabilitet. Flera frågor sammanställdes till både lärare och elever som skulle besvara vad de ansåg om lärarstödsprogammet NTA och dess effektivitet. För att uppnå en hög reliabilitet utgick intervjuerna från samma frågor till samtliga lärare och fem grundfrågor till eleverna, frågorna som utgick ifrån bilderna var de samma men motiven var olika då de arbetade med olika uppdrag, dock var det samma frågor till respektive klass (bilaga 1 och 2).
Intervjuerna var kvalitativa till sin utformning. Frågor med kvalitativ bas är mjukare i sin uppbyggnad och bjuder in till följdfrågor. Det man fick ha i åtanke var att respondenternas känslor och förhållningssätt kunde komma att skilja sig mellan respondenterna (Kihlström, 2007).
25
5 RESULTAT OCH ANALYS
Analysen som följer utgår från Abraham och Millars (2008) analytiska ramverk och har använts för att granska effektiviteten hos NTA som lärarstödsprogram (se figur 5).
Abraham och Millars modell kommer att följas steg för steg för att sedan mynna ut i en sammanfattande analys av hur effektiv NTA är utifrån ett lärar- och elevperspektiv. I den första delen moment A har en sammanställning gjorts på likheter och skillnader utifrån lärarnas syn på laborativt arbete. Genomförda klassrumsobservationer och elevintervjuer presenteras på samma sätt.
5.1 Moment A - Lärarens mål med det laborativa arbetet
I detta moment analyserades de enskilda lärarnas mål med det laborativa arbetet. För att på ett överskådligt sätt visa detta moment har svar från intervjuerna med lärarna lagts in, samt delar av de observationer som genomfördes i respektive klass.
Vad ville lärarna att eleverna skulle lära sig av lektionen? De lärare vi har träffat, intervjuat samt fått observera hade samma förutsättningar gällande sin undervisning när det kom till att arbeta laborativt. Med NTA-lådorna har lärarna fått lärarhandledning och allt material de behöver för att kunna arbeta laborativt. De tre lärarna har genomgått den fortbildning som krävs för lärarstödsprogammet NTA. Därav kan man utläsa att målet med NTA i denna kommun (för dessa tre skolor) är att alla eleverna ska kunna få en likvärdig utbildning inom de naturvetenskapliga ämnena. Varje lärare har tillgång till en temalåda per termin. När läraren och eleverna arbetat igenom materialet skickas den tillbaka till NTA-centralen och sen skickas det ut en ny temalåda inför nästa termin. Alla tre lärarna har samma grundförutsättningar i undervisningen vad gäller NO-undervisningen, baserat på de timmar som ämnet har i kursplanen. Det är dock upp till lärarna att disponera tiden, det vill säga om de väljer att jobba ämnesöverskridande med något annat ämne för att utöka undervisningstiden. Samtliga klasser utövar undervisningen i sitt hemklassrum.
Även om lärarna haft samma grundmaterial och eftersträvar samma mål med undervisningen så har de individuella arbetssätt. Anna arbetar utifrån Powerpoints som hon skapat själv och med stenciler som eleverna klistrar in i arbetshäften.
Hennes NO-lektioner är en gång i veckan och på 90 minuter, då hon samt svenskläraren valt att jobba ämnesövergripande med ämnena NO och svenska. Detta val har gjort att de naturvetenskapliga ämnena fått mer tid på schemat.
26
De 60 minuterna som NO-ämnena egentligen har på schemat har ofta inte räckt till. Anna bedriver det laborativa och undersökandet arbetet i helklass, alltså med 25 elever samtidigt i hemklassrummet, där det finns tillgång till vatten och övrigt material.
Bertil arbetar utifrån Whiteboarden samt de arbetsblad som finns att tillgå inför varje experiment på NTA:s medlemssida. Dessa arbetsblad har även Anna använt sig av. Arbetsbladen samlas sedan in och sammanställs till arbetshäften som eleverna och lärarna sparar för att dokumentera elevernas kunskaper och progression. Även Bertil har NO-lektion en gång i veckan och den är ganska lång, 75 minuter, man lånar därmed timmar från ett annat ämne (svenska). Det laborativa och undersökandet arbete bedrivs i helklass, alltså 23 elever samtidigt i hemklassrummet.
Cecilia använder både egenframställda arbetsblad samt de som finns att tillgå genom NTA, hon arbetar även mycket fritt då hon tidigare arbetat i ett kemilaboratorium under 15 år. Cecilia har också NO-lektionen en gång i veckan och den lektionen är på 60 minuter. Klassen består av 27 elever och därför har Cecilia valt att bedriva det laborativa och undersökandet arbetet i halvklass i hemklassrummet. En annan del som skiljer de tre klasserna åt är att i Cecilias klass var arbetssättet av en mer sluten karaktär då hennes lektion skulle följas stegvis, medan lektionerna hos Anna och Bertil var öppnare och friare i sitt utförande.
Ett övergripande syfte för Anna gällande undervisningen är att få fler elever att bli intresserade av att läsa dessa ämnen. För Anna är det också viktigt att få en röd tråd genom alla skolåren samt att förbättra elevernas resultat inom NO. Fördelen som hon sett är att eleverna fått med sig grundkunskaper på ett helt annat sätt med NTA än innan och inte tycker att NO är så svårt längre. De förmågor som eleverna tränar var enligt Anna:
-Samma i hela, använda sig av ord och begrepp. systematiska undersökningar, vad är olika och lika? Att samtala och diskutera för ett resonemang.
Temat för Anna var att undervisa eleverna om föremål flöt, sjönk eller gjorde båda delar. Lektionens närliggande syfte var att eleverna skulle få lära sig om föremåls egenskaper när de kom i kontakt med en vattenyta och vad som då skedde. Eleverna skulle få träna på att göra ett venndiagram samt träna på dokumentation av förutsägelser och faktiskt resultat.
27
En del i det övergripande syftet som Bertil lägger fram är målen mot kunskapskraven i natur och teknik och nämner NO-konceptet i sig men även att eleverna får träna på samarbete är en viktig punkt. Förmågorna som han lyfte fram var:
-Oj det är ju jättemycket förmågor det, att tänka, förutsäga, samarbeta, ge råd till varandra, kommunicera, ta instruktioner det är ju en jättestor grej. Och att de ska ju redovisa också, sen är det återkoppla till vilka saker som vi gjort.
Bertil har valt att dela in i klassen i grupper, med tre elever i varje grupp, för att ge eleverna möjlighet att träna på att samarbeta mer effektivt. Lektionen är uppdelad på två uppdrag. Det närliggande syftet för lektionens båda uppdrag var att eleverna skulle träna på förutsägelser, dokumentation samt lära sig om föremålens olika egenskaper utifrån olika förhållanden i dess omgivning, påverkan av lutande plan eller att föremålen blåstes på.
Det övergripande syftet för Cecilia var att följa kursplanerna så att eleverna fått med sig all den kunskap som de ska fått med sig. Lektionens närliggande syfte ligger i att eleverna skulle lära sig en speciell typ av separering, kromatografi.
Eleverna skulle även träna på att göra förutsägelser och dokumentation av sitt laborativa arbete. Ett mål här var att lära eleverna att se bortom en faktisk substans och se hur den kunde komma att ändras genom aktiv påverkan genom att ha ändrat dess omgivning.
Sammanfattning av moment A
Med en analys av moment A kan man utläsa att respondenternas mål med undervisningen var att eleverna skulle få kunskap och förståelse om det naturvetenskapliga förhållningssättet. De skulle även utveckla de förmågor som står att läsa i kursplanen inom både kemi och fysik (genomföra systematiska undersökningar, använda begrepp inom kemi och fysik, beskriva fysikaliska och kemiska samband) samt öka elevernas intresse för naturvetenskap. Vid klassrumsobservationerna kommunicerar lärarna målet med lektionerna vad som kan påverka föremål när dess omgivning förändras samt kunskaper i att kommunicera, vägleda varandra och föra dokumentation av utförda uppdrag genom förutsägelser och faktiskt utfall. Att följa instruktioner för att kunna genomföra det undersökande arbetssättet samt att substanser kan komma att förändras vid påverkan av dess omgivning. När det kommer till att kommunicera lektionens lärandemål var Bertil mest tydlig med att förklara dem för eleverna. Anna och Cecilia påtalade vid intervjuerna vikten av att förmedla lärandemålen till eleverna, men vid observationerna framkom inte lärandemålen så tydligt i deras kommunikation med eleverna.
28
5.2 Moment B - Vad eleverna förväntas göra utifrån ett lärarperspektiv-specifikation av aktiviteten.
Inom moment B analyserades det hur uppgiften var designad och information om dess kontext, vad var det eleverna skulle göra under lektionen. Analysen för momentet grundade sig i de observationer som genomfördes i klasserna. För en tydligare struktur presenteras klasserna var för sig för att sedan analyseras gemensamt.
Annas klass arbetade utifrån lådan Fasta ämnen och vätskor, uppdrag 5: Vi
testar egenskaper om ämnen som flyter eller sjunker i vatten! Eleverna skulle
här göra förutsägelser, enskilt och sen tillsammans med sin partner. De skulle välja 20 föremål från lådan och testa om de flöt sjönk eller båda delarna. De skulle även träna på att föra venndiagram. Grundförutsättningarna för det undersökande arbetssättet var till viss del sluten gällande dokumentationen och de enskilda förutsägelserna men den slutgiltiga dokumentationen var mer öppen då de inte hade en rangordning av föremålens flytförmåga. Under introduktion utgick Anna utifrån egengjorda Powerpoints, där hon kombinerat både fakta och filmer som berört det aktuella laborativa arbetet.
Anna var noga med att förklara vad eleverna skulle göra under det laborativa arbetet men även väldigt noga med att repetera vad eleverna arbetat med tidigare. Hon var även noga med att förmedla lektionens syfte samt mål till eleverna ur ett görandeperspektiv. Eleverna var delaktiga då Anna och de diskuterade vad de mindes från de andra lektionerna samt vad uppdrag 5 skulle innebära. Hon såg till att ha en tydlig och tillgängliga instruktioner för sina elever via sin Powerpoint (se figur 6)
