Ny teknik i fysik
En studie i hur ny teknik och forskning integreras i
fysikundervisningen på gymnasiet
Leif Andersson
Fredrik Asp
Examensarbete 15 högskolepoäng
inom Fysik med didaktisk inriktning, 61-90hp Lärarutbildningen Höstterminen 2007 Handledare Robert Gunnarsson Examinator Sverker Johansson
HÖGSKOLAN FÖR LÄRANDE OCH KOMMUNIKATION (HLK)
Högskolan i Jönköping
Examensarbete 15 högskolepoäng inom Fysik med didaktisk inriktning Lärarutbildningen
Höstterminen 2007
SAMMANFATTNING
Leif Andersson & Fredrik Asp Ny teknik i fysik
En studie i hur ny teknik och forskning integreras i fysikundervisningen på gymnasiet Antal sidor: 41
Ungdomar reflekterar inte i första hand över hur ny teknik fungerar utan fokuserar på hur man kan använda tekniken. Tidigare forskning har studerat om lärare behöver ämnesfortbildning, inte om kunskap om ny teknik kan bidra till en bättre undervisning. Om läraren har god kunskap om ny teknik och förmedlar det till eleverna kan det då öka intresset för fysik hos eleverna? Didaktisk forskning har visat att elever vill se samband mellan den kunskap de får och deras omvärld. Didaktisk forskning inriktas på hur kunskap förmedlas och inte på ämnet i undervisningen. Sex lärare på sex olika skolor har intervjuats. På tre av dessa skolor har också fem elever intervjuats för att ge sin syn på om de anser att ny teknik tas upp i undervisningen. Studien visar på att ny teknik tas upp i fysikundervisningen, men det finns inga
rekommendationer på hur. Ny teknik tas främst upp på lärarens initiativ, främst för att väcka intresse hos elever men också för att koppla fysiken till elevens verklighet. Elever får även förklaringar av ny teknik när de ställer frågor om den under lektioner. Lärares uppfattning om vad som är ny teknik varierar. Lärare efterfrågar bättre ämneskunskaper för att kunna ta upp ny teknik med eleverna. De elever som har intervjuats tycker det är bra om ny teknik tas upp i fysikkurserna, det ger en bättre koppling till verkligheten.
Sökord: Fysik, didaktik, pedagogik, undervisning, fortbildning
Postadress Högskolan för lärande och kommunikation (HLK) Box 1026 551 11 JÖNKÖPING Gatuadress Gjuterigatan 5 Telefon 036–101000 Fax 036162585
SCHOOL OF EDUCATION AND COMMUNICATION (HLK) Jönköping University
Thesis 15 point
Physics for teachers, 61-90 hp Teacher Education
Semester Autumn 2007
ABSTRACT
Leif Andersson & Fredrik Asp New technology in physics
A study in how to integrate new technology and research in physics education in secondary high school.
Pages: 41
Youths do not reflect over how it works but rather focus on how they can use the technology. Earlier research has studied if teacher acquires further education in there topics, not if
knowledge about new technology can contribute to a better education. If teachers have good knowledge about new technology and forwarding it to the pupils, can it increase the interest for physics among the pupils? Didactic research has shown that pupils would like to see
conjunction with the knowledge they receives and their natural world. Didactic research concentrates on how knowledge is forwarding and not on the subject for the education. Six teachers on six different schools has been interview. On three of these schools has also five pupils been interview on their opinion on if and how new technology has be taken up in their education. New technology is being taken up in the physics education, but it exist no
recommendation on how. New technologies are being taken up on the teacher’s initiative, paramountly for that rouse interest at pupils or connect the physics to the pupil's reality. Pupils receive also explanations of new technology when they put questions about it during lessons. The teacher’s apprehension about what is new technology varies. Common for all teachers is that they request better knowledge of their subjects of teaching for that being able to take up new technology with the pupils. They pupils that have interviewed thinks that it is good if new technology is being taken up in the physics education, it gives a better connection to reality. Search word: Physics, didactics, pedagogy, education, further education in there topics.
Address
School of Education and Communication (HLK) Box 1026 551 11 JÖNKÖPING Street Gjuterigatan 5 Phone +46(0)36101000 Fax +46(0)36162585
1 Inledning... 1
1.1 Definitioner... 2
2 Bakgrund ... 3
2.1 Ny teknik i läroplanen och kursplanerna ... 3
2.1.1 Läroplanen... 3
2.1.2 Kursplan Fysik ... 4
2.1.3 Kursplan Fysik A ... 5
2.1.4 Kursplan Fysik B... 6
2.1.5 Kursplan Fysik Breddning ... 6
2.2 Fortbildning ... 6
2.2.1 Nya nationella satsningar på fortbildning av lärare ... 7
2.2.2 Fortbildning av fysiklärare ... 7
2.2.3 Fortbildningsmöjligheter på internet... 9
2.3 Elever och fysikämnet ... 9
2.3.1 Elevers lärande i naturvetenskap ur ett beteendevetenskapligt perspektiv ... 9
2.3.2 Elevers lärande i fysik ... 11
2.3.3 Elevers intresse för fysik ... 12
2.3.4 Forskning kring kursböcker i fysik ... 13
3 Syfte och frågeställningar... 14
4 Metod ... 15
4.1 Val av metod... 15
4.2 Intervjuer med metodperspektiv... 15
4.3 Urval av respondenter... 16 4.4 Bandning av intervjuer ... 17 4.5 Presentation av respondenter ... 17 4.5.1 Fysiklärarna... 17 4.5.2 Eleverna... 17 4.6 Genomförande av intervjuerna ... 18
4.7 Bearbetning och analys av data ... 18
4.8 Reliabilitet och validitet... 19
4.9 Etiska överväganden... 19
5 Resultat... 20
5.1 Allmänt om lärarna och ämneslagen ... 20
5.2 Fortbildning ... 21
5.2.1 Vad är ny teknik för respondenterna? ... 21
5.3 Undervisning ... 23
5.3.1 Tas ny teknik upp i undervisningen?... 23
5.3.2 Få exempel på ny teknik i läromedlen ... 25
5.3.3 Varför väljer läraren att ta upp ny teknik i sin undervisning?... 25
5.3.4 Kan man ta upp ny teknik i alla kurser?... 26
5.4 Intervjuer med eleverna ... 27
5.4.1 Lärarna tar upp ny teknik ... 27
5.4.2 Eleverna tycker det är bra att lärarna tar upp ny teknik ... 28
6 Diskussion ... 30
6.1 Ny teknik och fysikläraren ... 30
6.2 Kunskapsspridning inom ett ämneslag ... 30
6.3 Vikten av att hålla ämneskunskaperna aktuella... 31
6.3.1 Internet en källa med kunskap... 32
6.3.2 Litteratur... 32
6.4 Brist på ämnesfördjupande fortbildning för fysiklärare ... 32
6.4.1 Kurser som fortbildning ... 33
6.4.2 Fortbildning genom egna litteraturstudier... 33
6.5 På vilket sätt behandlas ny teknik i undervisningen? ... 34
6.6 Varför tar lärarna upp ny teknik i undervisningen?... 36
6.7 Vad anser eleverna om ny teknik i undervisningen? ... 36
6.8 Förslag på vidare forskning ... 37
7 Referenser... 38
8 Bilagor... 42
8.1 Frågor till lärarna ... 42
1 Inledning
Gymnasieelever betraktar fysikämnet som svårt och arbetskrävande (Helldén, Lindahl & Redfors, 2005). Likaså upplever de att de inte får hjälp att se sammanhangen och vilken betydelse fysiken har för vardagslivet.
Elever tar snabbt till sig ny teknik och för dem blir det något självklart i vardagen. I dagens samhälle är informationsflödet snabbt med många inslag av ny teknik, ny forskning och nya tekniska tillämpningar. Hänger gymnasieskolan med? Håller sig lärare uppdaterade på vad ny teknik innebär? Känner de till ny forskning och nya tillämpningar?
Helldén et al. (2005) har visat att gymnasieelever anser att dagens välfärdssamhälle i stor utsträckning beror på den tekniska utvecklingen. Men de har också sett att undervisningen på gymnasieskolan knyter an för lite till elevernas egna referensramar och att läromedlen och undervisningsmetoderna uppfattas som otidsenliga.
I grundskolans fysikkurser är kopplingen till vardagslivet mer tydlig än den är i gymnasiets kurser. Vidare uppfattar eleverna att fysikkurserna på gymnasiet som svårare. Kan man öka intresset för fysik på gymnasiet genom att ta upp konkreta exempel inom ny teknik? Tar lärare upp ny teknik i undervisningen med eleverna och i så fall av vilken anledning gör man det? Har fysiklärare tillräcklig kunskap för att ta upp den nya tekniken med eleverna? Skolverket skriver i kursplanen för ämnet fysik att:
Utbildningen syftar […] till fördjupad kunskap om fysikens roll för utvecklingen av människans världsbild. […] Utbildningen syftar dessutom till att öka
förståelsen av att teorier och modeller är mänskliga tankekonstruktioner som kan förändras i ljuset av nya rön.
(Skolverket, 2007a)
Dessutom påpekar Helldén et al. (2005) att för att samhället ska kunna utvecklas och ta itu med miljö- och energiproblem måste det finnas ett stort intresse för naturkunskap. Alla måste kunna ta del av samhällsdebatten. Men gör man det? Stimulerar skolan eleverna till att
reflektera över den nya tekniken som finns runt omkring dem?
Vi har studerat i vilken omfattning och på vilket sätt lärare behandlar ny teknik i sin
undervisning samt om de anser sig få den fortbildning som krävs för att göra detta på ett bra sätt. Undersökningen innefattar även lärarnas motiv till att behandla ny teknik samt elevernas åsikter om ny teknik i undervisningen.
1.1 Definitioner
Innan vi går vidare vill vi tydliggöra vad vi menar med några av de uttryck som används i studien.
Ämneslag:
De lärare på en skola som har samma undervisningsämne, i vårt fall ämnet fysik, och som formellt eller informellt träffas och diskuterar ämnet samt undervisning i ämnet.
Forskningsfronten:
Nya rön inom fysikforskningen som redan nu eller inom ett antal år kan komma att vara tillämpbart i vår vardag eller som kan ge svar på grundläggande frågor om vår omvärld.
Exempel: Terahertzvågor, elektromagnetiska vågor inom spektrat 0.3-30 THz. Kan användas
för genomlysning och upptäckt av material som idag inte är möjlig med konventionell teknik, exempelvis glas, plast och tegelväggar.
Exempel: Strängteori och partikelfysik. Exempelvis kan experiment i den nya acceleratorn
Large Hadron Collider [LHC] i CERN upptäcka om Higgspartikeln finns och då ytterligare styrka den nu gällande standardmodellen för materians uppbyggnad.
Nya tekniska tillämpningar:
Nya fysiska landvinningar som idag eller inom en nära framtid tillämpas i produkter som finns i elevernas vardag.
Exempel: Nanoteknik, RFID och OLED. Nanoteknik innebär att man studera och manipulera
materien på atomär nivå, speciellt för att på detta sätt kunna designa speciella egenskaper och funktionalitet. RFID (Radio-frequency identification) är ett samlingsnamn för en mängd varianter trådlös kommunikation mellan tagg (identifierbart chip med antenn) och läsare. RFID används idag i stöldskydd, passerkort och inom logistiken. OLED (Organic Light Emitting Diode) är en bildskärmsteknik med polymerer eller molekyler kan ge mycket tunna och böjbara bildskärmar.
Ny teknik:
Samlande benämning som inkluderar både forskningsfronten och nya tekniska tillämpningar. Denna benämning används då varken lärare eller elever särskiljer på ovanstående i
2 Bakgrund
2.1 Ny teknik i läroplanen och kursplanerna
De dokument som styr undervisningen i ämnet fysik på gymnasiet är Läroplan för de frivilliga skolformerna, Lpf 94 och kursplanen i fysik samt kursplanerna i de olika kurserna, Fysik A, Fysik B och Fysik Breddning.
2.1.1 Läroplanen
En läroplan en förordning som är utfärdad av regeringen, detta innebär att alla som har med skolan att göra är skyldiga att följa den läroplan som berör den verksamhet som personen är involverad i. Det finns tre olika läroplaner som styr skolans olika verksamheter, en för förskolan, en för det obligatoriska skolväsendet samt en för de frivilliga skolformerna. I läroplanen beskrivs hur undervisningen skall ske på ett ämnesövergripande sätt genom att beskriva verksamhetens uppdrag och värdegrund samt att definiera de riktlinjer och mål som verksamheten har att följa respektive uppnå. (Skolverket, 2006b).
I Lpf-94 finner man övergripande regler för hur undervisningen skall ske på gymnasiet. Allt som tas upp i Lpf-94 gäller för undervisningen i samtliga ämnen. När det gäller punkter som berör ny teknik och utvecklingen på fysikfronten finns det ett antal som på ett eller annat sätt ger riktlinjer för vad som skall beröras i undervisningen.
Under rubriken ”Skolans uppdrag” finner man följande stycke:
Eleverna skall också kunna orientera sig i en komplex verklighet med stort informationsflöde och snabb förändringstakt. Deras förmåga att finna, tillägna sig och använda ny kunskap blir därför viktig.
Eleverna skall träna sig att tänka kritiskt, att granska fakta och förhållanden och att inse konsekvenserna av olika alternativ. På så vis närmar sig eleverna ett alltmer vetenskapligt sätt att tänka och arbeta. (Skolverket, 2006a)
Här påvisas vikten av att eleverna tränas i att tillägna sig ny information och att kritiskt granska den samt att ta i beaktning de konsekvenser som det kan leda till. Det hela skall leda till att eleverna får ett allt mer vetenskapligt tankesätt. I efterföljande stycke kan man även läsa:
Genom studierna skall eleverna skaffa sig en grund för livslångt lärande. Förändringar i arbetslivet, ny teknologi, internationaliseringen och miljöfrågornas komplexitet ställer nya krav på människors kunskaper och sätt att arbeta.
(Skolverket, 2006a)
Detta stycke visar på vikten av att kunna ta tillvara ny information för att kunna anpassa sig till vårt förändliga samhälle.
Läroplanen tar även upp en del saker som läraren skall tillämpa i sin undervisning. Under rubriken ”Läraren skall” tas en rad punkter upp. Några av dessa belyser behovet att ta tillvara på elevernas nyfikenhet samt att involvera ny teknik i undervisningen.
[Läraren skall]
• organisera arbetet så att eleven
-[…]upplever att kunskap är meningsfull och att den egna kunskapsutvecklingen går framåt […] • i undervisningen utnyttja kunskaper och erfarenheter av arbets- och samhällsliv som eleverna har eller skaffar sig under utbildningens gång,
• i undervisningen beakta resultat av utvecklingen inom ämnesområdet och den pedagogiska forskningen.
(Skolverket, 2006a) Vidare kan man läsa följande:
De frivilliga skolformerna skall nära samverka med den obligatoriska skolan, med arbetslivet, med universiteten och högskolorna och med samhället i övrigt. Detta krävs för att eleverna skall få en utbildning av hög kvalitet och få underlag för val av kurser på den utbildning eleven går, vidare studier eller yrkesverksamhet.
(Skolverket, 2006a)
2.1.2 Kursplan Fysik
I kursplanen i fysik (Skolverket, 2007a) kan man under rubriken ämnets syfte läsa att ämnet fysik bland annat syftar till:
[…]att eleven skall uppleva den glädje och intellektuella stimulans som ligger i att kunna förstå och förklara fenomen i omvärlden.
[…]fördjupad kunskap om fysikens roll för utvecklingen av människans världsbild. (Skolverket, 2007a)
Dessa punkter öppnar upp för att i undervisningen inkludera nya fysiska landvinningar för att visa på att världen och vår uppfattning av den är i ständig förändring. Utöver dessa punkter kan man konstatera att ämnet fysik syftar till att visa att de modeller och teorier som används för att beskriva vår värld är föränderliga och ytterligare kommer att förändras i takt med att vi
lär oss mer om hur vår värld är uppbyggd och hur dess beståndsdelar interagerar med varandra.
Ämnet syftar även enligt kursplanen (Skolverket, 2007a) till att förbereda eleverna inför fortsatta studier inom naturvetenskap och teknik, samt att ge eleverna en naturvetenskaplig bildning så att de kan bidra till och ta ställning i samhällsdebatten när det gäller frågor med anknytning till naturvetenskap. Detta är idag extra viktigt då den tekniska utvecklingen går med en väldig fart och man hela tiden ställs inför situationer där man måste väga de positiva sidorna med ny teknik mot dess negativa.
Ett av de mål som beskrivs i kursplanen (Skolverket, 2007a) är att ”skolan i sin undervisning skall sträva efter att eleven […] utvecklar sin förmåga att kvantitativt och kvalitativt beskriva, analysera och tolka fysikaliska fenomen och skeenden i vardagen, naturen, samhället och yrkeslivet.” (Skolverket, 2007a). Detta mål pekar på vikten av att läraren i sin undervisning tar upp och behandlar den nya teknik som kommer in i elevernas vardagliga liv, både direkt i handen och via media.
Vidare finner man i kursplanen (Skolverket, 2007a) att fysiken skall behandla allt från det allra minsta till det allra största. Det är just i dessa extremområden som fysikerna idag främst letar efter förklaringar till den värld som vi lever i, inom forskningsområden som strängteori, partikelfysik och kosmiskbakgrundsstrålning.
2.1.3 Kursplan Fysik A
Ett av de mål som tas upp i kursplanen i Fysik A (Skolverket, 2007d) är att eleven skall ha kunskap om hur materia är uppbyggt av de minsta beståndsdelarna och hur de fundamentala krafterna fungerar samt universums struktur. Inom dessa områden sker idag mycket forskning (Hands-on-CERN [HoC], 2007).
I betygskriterierna för väl godkänd i Fysik A finner man att eleven skall kunna beskriva ”[…] fysikens utveckling och hur denna bidragit till att forma en naturvetenskaplig världsbild” (Skolverket, 2007d). Denna världsbild är ännu inte komplett (HoC, 2007) utan de forskare som arbetar med detta har ännu ett stort antal frågor att besvara. Detta gör att läraren i sin undervisning bör inkludera nya forskningsrön för att löpande uppdatera den världsbild som formas i världens ledande forskningslaboratorier.
2.1.4 Kursplan Fysik B
Några av de mål som eleven skall ha uppnått i Fysik B enligt kursplanen (Skolverket 2007e) är att eleven skall:
• ha kunskap om atomers struktur, samband mellan energinivåer och atomspektra samt ha kännedom om fotonbegreppet
• känna till huvuddragen i universums storskaliga utveckling
• kunna beskriva och analysera några vardagliga, medicinska och tekniska tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp och modeller
• kunna diskutera miljöfrågor och etiska frågor med anknytning till fysiken. (Skolverket, 2007e)
Dessa punkter är av den karaktär att läraren kan ha nytta av att följa med i den senaste utvecklingen inom fysik forskningen och de nya tekniska tillämpningar som förekommer i samhället. Detta för att i sin undervisning ha möjligheten att inkludera ny teknik.
2.1.5 Kursplan Fysik Breddning
Den fysikkurs som enligt kursplanen (Skolverket, 2007f) ger läraren störst möjlighet att ta upp fysikforskning och nya tekniska tillämpningar är Fysik Breddning. Ett av målen med kursen är att eleven skall fördjupa eller bredda sina kunskaper om valfritt område inom
fysikämnet. Vidare skall eleven ”[…]fördjupa sin förståelse av hur teorier och modeller byggs upp i ett växelspel med observationer och experiment.” (Skolverket, 2007f)
2.2 Fortbildning
Lärarförbundet presenterade i Lärarnas Tidning en undersökning om lärares syn på
fortbildning (Lannvik Duregård, 2007). På frågan om läraren anser att de får tillräckligt med fortbildning svarar 68 % nej. Den typ av fortbildning som de ansåg var mest angelägen var ämnesfortbildning (39 %) följt av att fortbildning om hur man bemöter elever med behov av särskilt stöd (24 %). Av de lärare som tillfrågades önskade 36 % i första hand
ämnesfördjupande fortbildning medan 44 % främst ville ha ämnesdidaktisk fortbildning när de får välja vilken typ av ämnesfortbildning som de anser vara viktigast för sig själv.
Undersökningen visar att det främst är äldre lärare som har undervisat länge samt yrkeslärare på gymnasiet som efterfrågar ämnesfördjupande fortbildning.
2.2.1 Nya nationella satsningar på fortbildning av lärare
Regeringen har för åren 2007-2010 avsatt 2,8 miljarder på fortbildning av lärare (Skolverket, 2007c). Satsningen går under namnet Lärarlyftet. Den innebär att behöriga lärare har
möjlighet att beviljas tjänstledighet för att studera på högskola och samtidigt behålla större delen av lönen. Syftet med fortbildningen är att höja lärares kompetens för att öka elevers måluppfyllelse. Lärares kompetens ska stärkas både i ämnesteori och i ämnesdidaktik. Dessutom annonserade Utbildningsdepartementet (2007) att regeringen har avsatt en halv miljard till 2010 för forskarutbildning för lärare. Cirka 350 lärare ska kunna gå på
forskarskola som anordnas av lärosätena. Läraren studerar 80 % av arbetstiden och undervisar resterande 20 % av tiden på den skola som han/hon är anställd. Lärarna ska ha kunskap om de senaste forskningsrönen inom sitt ämnesområde när de efter avslutade studier återvänder till sin arbetsplats. Deltagande lärare skall kunna avlägga en licentiatexamen efter avslutade studier.
2.2.2 Fortbildning av fysiklärare
Gray och Bryce (2003) fastslår att det är viktigt att hålla ämneskunskaperna aktuella för lärare om de ska kunna utföra ett professionellt undervisningsarbete för eleverna. De konstaterar även att sommarkurser är uppskattade bland fysiklärare. Sådana sommarkurser kan ge den nödvändiga uppdateringen i ämneskunskaper som ovan konstaterats vara av vikt för den verksamma läraren.
Tullberg (1998) har visat att bristande begreppsförståelse hos elever ofta hänger samman med lärarnas begreppsförståelse samt den undervisning som läraren tillämpar. Lärarens sätt att förklara begreppet för eleverna är starkt beroende av lärarens egen tolkning av sagda begrepp. Även Woolnough (1994) visar att duktiga lärare samt stimulerande undervisning för eleverna är det mest grundläggande för naturvetenskaplig undervisning. Finns det inte dugliga
naturvetare i skolan som kan entusiasmera eleverna så hjälper det inte med en bra kursplan och bra utrustning i skolan. Andersson (2000) påpekar att även lärarens förutsättningar spelar en roll för vilka mål som är möjliga att uppnå för eleverna. Lärarens specialintresse och kunskap om ämnet påverkar möjligheterna att nå kursmålen.
Lundström (2007) hävdar i sin avhandling att det sammanfattande intrycket för långsiktig, metodisk kunskapsutveckling är att det saknas stödstrukturer, kontakten med vetenskaplig forskning är marginaliserad. Kompetensutvecklingen är otillräcklig och undermålig. Lärarna i
arbetslagen är upptagna med den dagliga undervisningen och de administrativa uppgifterna och hinner inte fungera som det forum för uppbyggnad av ny kunskap som skulle vara önskvärt. I det löpande praktiska arbetet är den vetenskapliga världen en bra bit bort från den dagliga verksamheten. Även Jeppson och Nilsson (2007) finner i sitt arbete att det finns ett stort fortbildningsbehov hos yrkesverksamma lärare, främst inom nya forskningsområden som till exempel nanoteknik. De fann att för lärarna var det viktigare att fortbildningen sker på arbetstid än att den gav högskolepoäng. Likaledes finner Cochran och Jones (1998) att det finns ett behov av ett utökat samarbete mellan forskare inom naturvetenskap och erfarna lärare samt ämnesdidaktiskt inriktade forskare inom naturvetenskap. Samarbetet skulle syfta till att uppnå en mer framgångsrik undervisning i naturvetenskap.
Enligt Nationellt resurscentrum för fysik [NRCF] (2007a) tar fortbildningskurser i ämnet fysik bland annat upp aktuella ämnen som nanovetenskap för lärare och medicinsk fysik. Flertalet fortbildningskurser på universiteten ges som distanskurser för att lärare ska kunna arbeta samtidigt som de studerar. Dessutom finns det didaktiska kurser som läraren kan läsa för att förbättra sin profession som pedagog och få nya idéer på hur undervisningen kan utformas.
NRCF informerar om ett flertal olika alternativ för fortbildning av fysiklärare. Förutom de ordinarie utbildningsinstituten finns det ett antal fristående organisationer som anordnar kurser som platsar som fortbildning för en fysiklärare. Bland annat CERN anordnar under tre veckor varje sommar ett fortbildningsprogram för fysiklärare från CERN:s medlemsländer (CERN, 2007). Även Kungliga Vetenskapsakademin [KVA] erbjuder föreläsningar för den som vill fortbilda sig (KVA, 2007a). KVA stödjer undervisningen i naturvetenskap och matematik via kommittén för vetenskap och skola. Kommittén organiserar diverse evenemang så som Vetenskapsdagar, Lärardagar samt NTA - Naturvetenskap och teknik för alla som är ett utvecklingsprogram för skolor (KVA, 2007b).
Förutom fristående kurser och sommarkurser erbjuds det på de flesta universiteten och högskolor lärardagar. Då lärare får komma till lärosätena och lyssna på föredrag samt deltaga i diverse aktiviteter utformade för att utveckla lärare. Dessutom erbjuder flertalet universitet öppna föreläsningar för allmänheten, ofta kvällstid, och som kan ge ny kunskap för den intresserade läraren.
2.2.3 Fortbildningsmöjligheter på internet
Hos NRCF (NRCF, 2007a) kan man läsa om hur det på internet har det vuxit upp ett flertal nätverk, så kallade ”communities”, för lärare. Där kan lärare utbyta erfarenheter och hämta populärvetenskaplig information om ny forskning. Även i våra nordiska grannländer finns det motsvarande organisationer och webbplatser som ska stödja lärarna i deras utveckling.
Exempelvis har finska utbildningsstyrelsen en webbsida edu.fi som är en svenskspråkig sida som motsvarar svensk skolutvecklings hemsida. Andra webbsidor som presenterar fysik på ett populärvetenskapligt sätt och kan vara intressanta för lärare och lärarstudenter är sidorna physics.org och fysik.org.
Projektet Hands on CERN (HoC, 2007) är ett exempel på ett utbildningsprojekt vid fysikens frontlinjer som riktar sig till lärare och gymnasieelever på det naturvetenskapliga programmet. Webbsidan försöker populärvetenskapligt beskriva aktuell partikelfysik. CERN erbjuder dessutom via sin hemsida utbildningsmaterial för lärares fortbildning och även material som kan användas i undervisning (CERN, 2007).
2.3 Elever och fysikämnet
Under denna punkt behandlas hur elever uppfattar naturkunskap i allmänhet och fysik i synnerlighet.
2.3.1 Elevers lärande i naturvetenskap ur ett beteendevetenskapligt perspektiv Enligt Ekstig (1990) innebär den konstruktivistiska kunskapssynen att elever är aktiva tänkare som konstruerar sin egen personliga förståelse som bidrar till dess begreppsmässiga
referensram. Elevens kunskapsutveckling innebär kvalitativ förändring av den
begreppsmässiga referensramen. Inlärning innebär en begreppsmässig förändring. Vidare konstaterar Ekstig (1990) att forskning med konstruktivistisk ansats har visat att ett villkor för begreppsmässig förändring är att eleven måste känna bristande tillfredsställelse med den befintliga begreppsvärlden. Eleven ska vara beredd att tänka om. Ett annat villkor är att de nya begreppen för eleven måste vara begripliga. En konstruktivistisk metodik utgår ifrån elevernas föreställningar. Den konstruktiva synen på undervisning innebär också att läraren utnyttjar gruppdynamiken i klassrummet för att förändra elevens begreppsmässiga
Konstruktivismen bygger främst på teorier från Piaget, Vygotsky och Ausubel (NRCF, 2007b).
Piagets bidrag till konstruktivismen
Piagets bidrag till konstruktivismen är teorin om att barnens förmåga att ta till sig nya begrepp beror på i vilket utvecklingsstadium de befinner sig, det vill säga hur komplicerade begrepp de kan ta till sig (Engström, 1996). Fyra faktorer bidrar till elevens utveckling av
tankestrukturerna: elevens mognad, erfarenhet, social interaktion och självreglering. Eleven skapar ett nytt tankeschema utifrån sina nya erfarenheter. Piaget pläderar därför för aktiva undervisningsformer.
Vygotskys bidrag till konstruktivismen
Vygotskys bidrag till konstruktivismen är att han betonar det sociala, i detta fall
gruppdynamiken i inlärningsprocessen (Daniels 2005). Sociala relationer eller relationer mellan människor är en grundläggande faktor för alla högre funktioner och deras inbördes relationer. Förmågan att ta till sig ny kunskap beror på den socialkulturella miljön som eleven befinner sig i. Vygotsky menar enligt Johansson (1999) att genom social interaktion kan barn förmås klara saker som de egentligen inte är mogna för. Brister i elevens förmåga
kompenseras av övriga elever i gruppen. Elever lär av varandra, de delger varandra sina erfarenheter. Det är viktigt att elever har tillgång till varandra och till läraren för att diskutera och debattera idéer, söka slutledningar.
Ausubels bidrag till konstruktivismen
Ausubels bidrag till konstruktivismen är hans teorier om behovet av struktur av arbetet i klassrummet (Ekstig 1990). Lärarens förmåga att med eleverna strukturera upp deras förändrade begreppsvärld. Ausubel menar att verbal inlärning är lika viktig som
upptäcksinlärning. Det kan ta för lång tid om man enbart låter eleverna komma fram till nya upptäckter, dessutom kan det bli så att de behåller befintliga förföreställningar.
Ausubel anser att en dimension av lärandet som är mycket viktig är att det ska vara
meningsfull inlärning (Ekstig 1990). Vid meningsfull inlärning relaterar eleven till sina redan befintliga kognitiva strukturer. Utantillinlärning appellerar inte till den kognitiva struktur som eleven redan har. De nya kunskaperna måste uppfattas som rimliga. Hur läraren genomför introduktionen till ett nytt område är viktigt enligt Ausubel
2.3.2 Elevers lärande i fysik
Enligt NRCF (2007b) är konstruktivismen en sammanfattande teori som kan används för skapa en modell som förklarar varför undervisning i naturvetenskapliga ämnen ibland inte får önskat resultat. Den säger att undervisningen måste upplevas som om den är meningsfull för att eleven ska vilja lära sig ny kunskap. Nya begrepp måste kopplas till elevens kunskaper och dess begreppsvärld. Pedagogen måste ha kunskap om hur elever resonerar om fysikaliska begrepp. Detta innebär att ny kunskap tas in först hos eleven när han/hon kan koppla det till sin tidigare kunskap. Pedagogen måste skapa meningsfulla och kreativa inlärningssituationer för elever. En elev som upplever undervisningen som stimulerande kommer troligtvis att uppvisa ett bättre studieresultat än en elev som inte upplever den stimulerande (Woolnough, 1994).
Vidare anser NRCF (2007b) att elevens lärande påverkas av dess omgivning i en aktiv och kontinuerlig process. Elever har föreställningar om undervisningens innehåll. För att förändra och utveckla elevernas tänkande måste pedagogen utmana och aktivera elevernas tänkande. Elever provar och utvärderar sin nyfunna kunskap utifrån sina egna referensramar. Forskning har visat att det kan var svårt att utveckla och förändra elevers föreställningar (NRCF, 2007b). När man för eleven presenterar nya naturvetenskapliga förklaringar antas de inledningsvis bara på ett ytligt plan. Pedagogens uppgift blir att utmana de gamla föreställningarna med bra frågor, undersökningar och experiment så att eleven självmant överger sina gamla
föreställningar till förmån gör den nya mer vetenskapligt baserade föreställningarna. Vidare säger teorin att elever måste ta ett eget ansvar för sitt lärande. För att eleven ska känna att det är meningsfullt att utveckla nya kunskaper måste det upplevas att innehållet är meningsfullt och kan kopplas till vardagen (NRCF, 2007b).
Enligt Driver, Leach, Millar och Scott (1996) har didaktisk forskning visat att förståelse för naturvetenskapens karaktär och särart underlättar för den lärande människan när det gäller lärande om naturvetenskapliga fenomen. Vidare finner de att en naturvetenskaplig
allmänbildning kan vara till hjälp att både förstå och ta ställning i samhällsfrågor med
naturvetenskapliga inslag. Det behövs kunskap om vad naturvetenskapen har bidragit med till vår kultur.
2.3.3 Elevers intresse för fysik
Henriksen E. K., Angell C., Lavonen, J. och Isnes A (2003) finner i en studie som har jämfört elevers intresse för fysik i Norge respektive Finland att de viktigaste faktorerna för elever att välja fysik är att det måste finnas intresse och talang för fysik. Intresse och talang är
känslomässiga faktorer. Kraven för vidarestudier inom ett område är också en faktor som påverkar elevers val och motivation för att läsa fysik. Norge har elever som resonerar på ett sätt som liknar de svenska elevernas sätt att resonera. Fysik har fått ett rykte om sig att vara ett svårt och arbetskrävande ämne, därför är det färre elever som väljer att läsa fysik i jämförelse med Finland. I Finland har man arbetat mer med att informera och motivera eleverna för fysik. Lärare och rådgivare1 har varit mer aktiva än i Norge. De finska eleverna är mer medvetna om vilka krav som ställs för att kunna läsa vidare till högre studier. Detta är extra intressant då Finland uppvisat bättre resultat i en internationell jämförelse kallad PISA. PISA (Programme for International Student Assessment) är ett OECD2-projekt som har som syfte att undersöka i vilken grad respektive lands utbildningssystem bidrar till att femtonåriga elever är rustade att möta framtiden (Skolverket 2007b). Det är dessa elever som snart
kommer att ha avslutat den obligatoriska skolan. Genom olika prov undersöks elevernas förmågor inom fyra olika kunskapsområden (matematik, naturvetenskap, läsförståelse och problemlösning). PISA vill mäta kunskaper och färdigheter som är relaterade till vardagslivet och inte till kursplaner. Syftet med testerna är att de länder som är med i projektet ska kunna upptäcka svagheter och styrkor i det egna utbildningssystemet. PISA-tester har genomförts 2000, 2003 och 2006. 2003 var huvudtemat matematik och man konstaterade att det fanns en skillnad mellan länderna. I den senaste rapporten var naturkunskap huvudtemat (PISA, 2007) och man kan konstatera att skillnaden mellan länderna kvarstår. Finska elever är de som klarar sig bäst i undersökningen emedan de norska eleverna placerar sig under undersökningens genomsnitt. De svenska elevernas resultat placerar dem ganska precis på genomsnittet för de undersökta länderna. I linje med detta rekommenderar Henriksen et al. (2003) att man bättre informerar om vad som krävs av elever för att de ska kunna fortsätta med högre studier. Ett sätt att ytterligare öka elevers intresse för naturvetenskap och fysik är enligt NRCF (2007b) att koppla naturvetenskapen till samhället. Genom att arbeta med aktuella och kontroversiella samhällsfrågor kan man sätta naturvetenskapen i ett större sammanhang. Det
1
SYO-konsulenter i svensk terminologi 2
Organisationen för ekonomiskt samarbete och utveckling (eng. Organisation for Economic Co-operation and Development)
innebär att koppla undervisningen till frågor som genteknik, hälsa, klimatförändringar, etik och hållbar utveckling.
Lindahl (2003) visar i en studie att många elever tidigt har en uppfattning om ”vad de vill bli när de blir stora”, det vill säga vilket yrke de vill utbilda sig till, och de håller sig i stor utsträckning till den utbildning som leder till önskat yrke. Om vi vill få fler begåvade elever att välja en forskarkarriär, vilket ROSE3-projektet (Corrigan, Dillon & Gunstone, 2007)) anser, så måste de tidigt få en undervisning som skapar ett större intresse för ämnet fysik än idag och får dem att fortsätta studera ämnet under kommande år.
2.3.4 Forskning kring kursböcker i fysik
Helldén et al.(2005) visar på en ny forskningsinriktning inom didaktik. Det är språkets betydelse för elevers lärande i naturkunskap. Inriktningen har inneburit en kritisk analys av ämnesinnehåll och språk i läroböcker. Analyser har visat att läroböcker har stor inverkan på vad undervisningen faktiskt innehåller. Det är stor variation i språkets begriplighet i
läroböckerna. Argument och förklaringar i läroböckerna framförs på ett mer traditionellt sätt. Lärarna är positiva till användandet av läroböckerna men ägnar lite tid för att stärka elevernas förmåga att förstå texter i naturvetenskapliga publikationer. Yore, Bisanz och Hand (2003) menar att läroböckerna inte tar upp den process som föregår en upptäckt av ett vetenskapligt fenomen som läroboken beskriver. Likaledes finner Åman (2007) i sitt arbete att det finns stora brister i kursböckerna, främst angående hur de presenterar moderna tolkningar inom fysiken. Som exempel visar han på att flertalet böcker endast använder sig av Bohrs atommodell när de talar om elektronernas positioner i en atom. En kvantmekanisk beskrivning av detta fenomen är i bästa fall bristfällig, om de över huvud taget existerar.
3
The Relevance of Science Education [ROSE]. Projekt som studerar 15-åringars syn på forskning och attityder till forskning och teknik.
3 Syfte och frågeställningar
Flera källor pekar på vikten av att kunna koppla omvärlden till den annars abstrakta fysiken. Kursplanen lägger också stort fokus på att eleverna ska kunna kritiskt granska fenomen och skeenden i deras omvärld. Man har sett att genom att arbeta med aktuella samhällsfrågor kan man sätta fysiken i ett större sammanhang. Detta kan bidra till inlärningsprocessen och stödja intresset för innehållet i ämnet fysik. Dessutom har didaktisk forskning visat att elever vill se samband mellan den kunskap de får och deras omvärld. Med denna studie vill vi undersöka hur lärare utnyttjar elevernas nyfikenhet kring ny teknik och modern forskning.
Syftet med studien är att undersöka om, och i så fall hur, lärare tar upp ny teknik och forskning i fysikundervisningen på gymnasiet. Vi vill i vår uppsats besvara följande frågeställningar:
• Hur definierar fysiklärare forskningsfronten och vad beskriver de som nya tekniska tillämpningar?
• Hur håller sig lärarna uppdaterade på området ny teknik? • Hur tar fysikläraren upp ny teknik i fysikundervisningen?
• Vilket motiv har lärarna för att ta upp ny teknik i fysikundervisningen? • Upplever eleverna det som positivt att lärarna behandlar ny teknik i
4 Metod
4.1 Val av metod
För att besvara frågorna har vi valt att intervjua lärare och elever. Det fanns ett begränsat antal gymnasieskolor med fysiklärare som har möjlighet att deltaga i undersökningen. Antalet elever som läser Fysik B är också begränsat. Sammantaget ger detta att antalet potentiella respondenter är begränsat vilket gör att den kvalitativa intervjumetoden är att föredra framför till exempel en enkätundersökning.
Vi har valt en variant av semistrukturerad form av den kvalitativa forskningsintervjun. Det betyder att den har en viss struktur, men där merparten av frågorna kan betraktas som öppna. (Bryman, 2002). Frågorna i intervjuerna har en stor grad av öppenhet inom vissa
temaområden. Genom att välja att i intervjuerna ställa öppna frågor vill vi i så stor utsträckning som möjligt minimera vår egen inverkan på de svar som respondenterna levererar. Intervjuerna inleds med några enkla frågor om lärarna och deras ämneslag för att kunna klassificera lärarna inför kommande analys, för att sedan övergå i en mer öppen form där respondenterna kan resonera om sina uppfattningar i frågorna.
4.2 Intervjuer med metodperspektiv
Den kvalitativa intervjuns syfte är enligt Kvale (1997) att förstå livsvärlden ur den
intervjuades eget perspektiv. Den kvalitativa forskningsintervjun är semistrukturerad till sin karaktär, vilket betyder att den delvis är öppen men ändå följer ett strukturerat frågeformulär. Som utgångspunkt för intervjun använder man sig av en intervjuguide som strukturerar intervjun kring ett valt tema. Syftet med den öppen intervju är att låta respondenten beskriva sin bild av verkligheten. Lantz, (1993) påpekar att man söker efter det specifikt subjektiva hos respondenten och vilken innebörd och mening en enskild individ ger olika fenomen. Även Bryman (2002) konstaterar att i den kvalitativa forskningsintervjun är det respondentens ståndpunkter som är det relevanta, till skillnad från en kvantitativ undersökning som istället speglar forskarens intressen. Genom att inte strikt följa intervjuguiden, utan att vid behov avvika från den i viss omfattning, för att ställa naturliga följdfrågor och hoppas man få en klarare bild av det som respondenten vill förmedla.
Syftet med den kvalitativa forskningsintervjun är att beskriva och tolka de teman som är relevanta i intervjupersonens livsvärld. Det finns ett tydligt sammanhang mellan beskrivning och tolkning av intervjusvar (Kvale, 1997). Trost anser att det inte finns några gemensamma spelregler vid analys och tolkning av kvalitativa intervjuer, utan det är upp till den enskilde att bestämma över hur man går tillväga (Trost, 2005). Även Bryman instämmer i dessa
ståndpunkter och anser att de ännu inte finns några entydiga regler för hur man går tillväga vid en kvalitativ analys (Bryman, 2002).
Man bör vid analysen syfta till att få en förståelig och bestående helhet. En viktig princip är den kontinuerliga och iterativa växlingen i fokus mellan intervjuernas delar och dess helhet. Detta förfaringssätt kan hänföras till den hermeneutiska cirkeln, vilket är en tolkningsprocess där helhet och delar hela tiden samspelar. Intervjun ska också vara möjlig att förstå utan att relateras till annan information, till exempel respondentens beteende under intervjun. Det är också av relevans att intervjuaren har kunskap om det undersökta fenomenet (Lantz, 1993). Bell (2006) påpekar att man vid en analys av kvalitativa intervjudata måste gå ett steg tillbaka för att betrakta, reflektera och analysera för att sedan dra slutsatser. En analys består av tre samtidiga verksamhetsströmmar; datareducering, indelning av svaren i olika kategorier och till sist slutledning/verifiering (Bell, 2006). Datareducering är en del av analysen och innebär att man sorterar bort det som bedöms som oväsentligt i det slutliga analysmaterialet.
4.3 Urval av respondenter
Vårt syfte var att få variation i urvalet av respondenter, och vi bestämde oss då för att göra ett strategiskt urval i enlighet med Trost (2005). I studien ville vi ha med lärare från olika
gymnasieskolor eftersom förutsättningarna på de olika skolorna kan variera. Vi ansåg även att det var väsentligt att fånga upp lärare med lång yrkeserfarenhet såväl som medellång och kort erfarenhet. Vi ville om möjligt få med lärare med både positiv och negativ inställning till att ta upp ny teknik och forskning med eleverna. En form av sannolikhetsurval har gjorts på det sätt som beskriva av Bryman (2002). En viss könsmässig balans var önskvärd, men eftersom vår studie inte har några genusperspektiv ansågs detta vara av mindre betydelse. För att inte bara få lärarens perspektiv utan också få elevers syn på om ny teknik och forskning ska tas upp i undervisning och i projektarbeten i fysik så har vi också för intervju valt ut ett antal elever från skolor där i undersökningen deltagande lärare undervisar. Eleverna har valts ut genom ett bekvämlighetsurval.
4.4 Bandning av intervjuer
Vi har valt att spela in alla lärarintervjuer. Enligt Trost (2005) finns det både fördelar och nackdelar förknippade med att banda intervjuer. Vid bandning finns möjlighet att gå tillbaka och lyssna på tonfall och ordval, och till nackdelarna hör att detta kan bli ett oerhört
tidskrävande moment (Trost, 2005). Det är också ett faktum att alla respondenter inte känner sig bekväma med bandspelare och det kan inverka hämmande på ärligheten i svaren (Bell, 2006). Efter att ha diskuterat detta problem beslutade vi oss ändå för att använda oss av ljudupptagning, i form av en mobiltelefon med inspelningsmöjlighet, med reservationen att intervjupersonerna själva ska få bestämma om bandspelare ska användas eller ej. Vid varje intervjutillfälle var det två intervjuare, en som ställde frågor och kommunicerade med respondenten medan den andre hade som huvuduppgift att sköta inspelningen, notera respondentens svar samt kontrollera att samliga frågor som vi sökte svar på behandlades.
4.5 Presentation av respondenter
Här följer en kortfattad beskrivning av de lärare och elever som deltagit i vår undersökning. 4.5.1 Fysiklärarna
Samtliga deltagande fysiklärare är behöriga för att undervisa i fysik på gymnasiet. I studien deltar totalt sex lärare från sex olika gymnasieskolor i tre olika svenska städer. Skolornas storlek varierar men har omkring 1000 elever. De deltagande lärarna benämns i
undersökningen respondent A till respondent F.
Respondenterna kan delas in i tre grupper efter hur lång undervisningserfarenhet de har. En grupp har relativt få undervisningsår (3-5 år) och enbart på gymnasiet. En grupp har runt 20 års erfarenhet varav omkring hälften av åren har varit på gymnasiet samt en sista grupp med lärare som har närmare 30 år i yrket och har undervisat på gymnasiet eller komvux hela tiden. De deltagande respondenterna är idag alla aktiva i undervisning.
4.5.2 Eleverna
I studien har det deltagit fem elever från tre olika gymnasieskolor i två olika svenska städer. De deltagande eleverna benämns elev A till elev E i undersökningen. Samtliga deltagande
elever går tredje året på gymnasiet och läste antingen Fysik B vid intervjutillfället eller Fysik A men skulle läsa Fysik B i ett senare skede.
4.6 Genomförande av intervjuerna
Intervjuerna genomfördes på respektive lärares arbetsplats. De genomförda lärarintervjuerna tog cirka 30 minuter i anspråk. Elevintervjuerna genomfördes på respektive elevs skola och tog omkring 10 minuter. Vi var noga med att skapa en god atmosfär mellan intervjuare och respondent. I intervjusammanhang är miljön en viktig faktor där den intervjuade måste känna sig avspänd, säker och trygg. Efteråt transkriberades de bandade intervjuerna och jämfördes med de anteckningar som förts under respektive intervju. I enlighet med Bryman (2002) har varje respondent har givits möjlighet att läsa en sammanfattning av sin intervju för att kunna kommentera den enligt principen om respondentvalidering.
4.7 Bearbetning och analys av data
Efter att ha inväntat respondenternas respons inleddes arbetet med att analysera intervjuerna. I ett första skede ville vi se om det fanns några tendenser i materialet, men även höll ögonen öppna för olika personliga reflektioner och åsikter om hur ny teknik och forskning tas upp inom fysiken på gymnasiet. För att åstadkomma detta valde vi att arbeta enligt den av Lantz (1993) beskrivna hermeneutiska cirkeln, vilket är en tolkningsprocess där helhet och delar hela tiden samspelar.
Intervjuer och analyser kan beskrivas som en interaktiv process, där analysen mer eller mindre medvetet startar direkt. I undersökningen använde vi oss av öppna frågor, med möjlighet till följdfrågor. I analysmetoden för intervjuerna fann vi relevans i att redan vid intervjuerna vara observanta och uppmärksamma. Nästa steg i bearbetningen var att strukturera upp materialet och en form av kodning användes. Detta innebär att man
sammanställer och organiserar data samt placerar in dem i olika kategorier (Bryman, 2002). Vi ansåg det viktigt att vid detta moment ändå inte förlora meningen i delar och helhet och att de subjektiva och självupplevda uppfattningarna och erfarenheterna fick samma vikt och värde som tidigare. Vi har delat in svaren i olika kategorier för att få en tydligare bild över vad respondenterna ville förmedla. I varje kategori samlade vi svar som hade samma innerbörd. Kategorierna har en tydlig koppling till våra frågeställningar.
Nästa fas blev så som Bell (2006) beskriver att ställa samman data på ett sätt som gör att man kan analysera och reflektera över materialet där man går från delar till helhet och tillbaka i en iterativ process. Vi sökte efter mönster och tendenser samt hur dessa faktorer är relaterade till varandra. Vi analyserade intervjuerna var för sig och jämförde de olika intervjuerna för att se eventuella samband och mönster. Vi följde sedan i tur och ordning de olika kategorierna för att kunna skönja synliga tendenser i materialet.
4.8 Reliabilitet och validitet
I all forskning som har en vetenskaplig ansats måste begreppen reliabilitet och validitet alltid vägas in (Lantz 1993). I denna studie har vi använt oss av kompletterande instrument och metoder för att nå en så hög nivå på reliabilitet och validitet som är möjligt. Genom att även intervjua fem elever fås en kompletterande syn på fysikundervisningen. För att få
generaliserbarhet har vi valt lärare från sex olika gymnasieskolor. Samtliga lärare fått en utskrift av sin intervju för säkerställa att vi har uppfattat deras svar på ett korrekt sätt. De har därmed givits möjlighet att kommentera och justera sina svar från intervjun, metoden kallas respondentvalidering (Lantz 1993). Vi har även använt oss av en intervjuguide vid
genomförandet av intervjuer (se bilagor).
4.9 Etiska överväganden
Enligt Vetenskapsrådet (2002) kan det grundläggande individskyddskravet konkretiseras i fyra grundläggande krav på forskningen.
Informationskravet innebär att forskaren vid intervjuer eller enkäter ska informera om sin verksamhet. Vi har informerat alla berörda om studiens syfte vid intervjuer. Det andra kravet berör självbestämmanderätten, samtyckeskravet, det vill säga att inhämta samtycke av de berörda. Individen måste lämna sitt samtycke till att bli intervjuad eller att svara på frågor. Alla har givit sitt samtycke i vår studie. Konfidentialitets-kravet, handlar om offentlighet och sekretess. I praktiken innebär detta att lärare och elever måste avidentifieras för att säkerställa anonymiteten. I möjligaste mån har vi försökt avidentifiera respondenterna och eleverna. Nyttjandekravet innebär att insamlade personuppgifter endast får användas i sitt vetenskapliga syfte, och inte i kommersiellt bruk eller i andra oseriösa syften. Detta krav är också uppfyllt.
5 Resultat
Under denna punkt kommer vi att presentera den data som vi fått fram i våra intervjuer med lärare och elever. Som underlag har vi använt oss av de bandade lärarintervjuerna och transkriptionerna av dessa samt intervjuanteckningarna från elevintervjuerna. Vi har gjort mindre grammatiska justeringar i enstaka respondentsvar men inga innehållsmässiga förändringar har gjorts.
5.1 Allmänt om lärarna och ämneslagen
Efter att ha sammanställt vår undersökning fann vi att vi lyckats i vår målsättning att välja ut lärare med en varierad erfarenhetsnivå. Våra respondenter är samtliga behöriga fysiklärare på gymnasienivå, det vill säga minst 60 poäng i fysik och ett annat ämne samt lärarbehörighet, och samtliga undervisar idag eller har nyligen undervisat i både Fysik A och Fysik B. Vi kunde också konstatera att vi uppfyllt vår målsättning med att få lärare från olika
gymnasieskolor. Ingen av våra respondenter undervisar på samma skola. Det kan också konstateras att våra respondenters arbetssituation varierar avsevärt när det gäller antalet kollegor med undervisningsämnet fysik. Det varierar från att respondent A som är ensam fysiklärare på skolan till respondent B och D som har sex respektive sju kollegor som undervisar i ämnet fysik. Övriga respondenter har alla vardera två lärarkollegor med fysik som undervisningsämne.
Av våra sex respondenter är endast en fysiklärare kvinna. Detta speglar dock väl den könsfördelning som finns inom lärarkåren för gymnasielärare i fysik4.
Gemensamt för samtliga respondenter är att de på sina respektive arbetsplatser samtliga saknar gemensamma riktlinjer inom ämneslaget för hur de skall behandla ny teknik. Det som diskuteras är snarare hur man skall behandla specifika företeelser än ny teknik som helhet.
Det har vi ingen direkt skriven policy för det. Det som diskuterats har varit hur man skall ta upp specifika ämnen. De diskussionerna blir vid fikat… (Respondent B, S11) 5
4
Baserat på de listor över vilka som undervisar i fysik som använts för att kontakta lärare till undersökningen. 5
Vi noterar att inget arbetslag har någon specifik person som har till uppgift, frivilligt påtaget eller i sin arbetsroll, att bevaka vad som händer på fysikfronten. Kunskapsspridningen inom lärarlaget sker på mer informella vägar.
Alla är ju intresserade av sådana utvecklingar. Ibland kommer en, ibland kommer en annan och berättar ´har ni läst´ eller ´har ni hört´. Sen diskuterar vi det. (Respondent D, S9)
Det är mer eller mindre upp till varje enskild lärare att hålla sig uppdaterad på vad som sker inom fysikämnet.
5.2 Fortbildning
5.2.1 Vad är ny teknik för respondenterna?
När det gäller hur lärarna i undersökningen definierar nya tekniska tillämpningar kan vi konstatera att det råder god samstämmighet. Den främsta gemensamma nämnaren är att det skall vara produkter som baseras på någon eller några fysikaliska principer och som nyligen kommit ut på marknaden. Den kunskap som produkterna baseras på behöver inte vara ny men det sätt som den används på skall vara det.
Ofta är det ingen ny fysik men nu har man fått en tillämpning. Till exempel vindkraft, det är inget nytt. Fysiken bakom är urgammal. (Respondent D, S5)
Det som forskars fram och används till ny teknik. (Respondent B, S5) Nya sätt att använda den kända fysiken. (Respondent E, S5)
Det är tydligt i svaren att med nya tekniska tillämpningar så menar respondenterna att det skall var något som har resulterat i en användbar produkt baserad på fysikaliska principer. Ofta innebär det produkter som finns i elevernas närhet eller som ofta förekommer i media så som mobiltelefoner, mp3-spelare, plasmaskärmar, vindkraftverk, bränsleceller och
värmepumpar.
På frågan om hur de definierar forskningsfronten kan man uttyda en osäkerhet i en del av respondenternas svar på den direkta frågan.
Det känner jag att jag är jättedålig på det. (Respondent F, S6)
Där måste jag säga att där hänger jag inte riktigt med längre. (Respondent D, S6)
De svar som innehöll konkreta definitioner var däremot väldigt samstämmiga. Man kan sammanfatta det så som en av våra respondenter uttrycker det: ” De är väl två områden som man försöker forska inom och det är det stora och det väldigt lilla.” (Respondent A, S6).
Respondenterna tar upp områden som partikelfysik, strängteori och nanoteknik samt rymden och astrofysik.
De respondenter som hade en klar bild över vad de ansåg vara forskningsfronten inom fysik förmedlade denna i form av exempel på olika forskningsområden snarare än med en
allmängiltig definition om vad forskningsfronten är för dem.
5.2.2 Hur håller sig respondenterna uppdaterade om ny teknik?
Vidare visar undersökningen att respondenterna använder sig av samma källor för att uppdatera sig om nya tekniska tillämpningar som om vad som händer på forskningsfronten. Till stor del består fortbildningsmaterialet av populärvetenskapliga tidskrifter, så som
Illustrerad Vetenskap och Populär Astronomi och av semipopulärvetenskapliga tidskrifter, så som Fysikaktuellt, Forskning och Framsteg samt Scientific American. Även mer
ämnesspecifik litteratur som Nature förekommer. Dessa tidskrifter har sin plats i ett ställ på fysikinstitutionen eller cirkulerar mellan fysiklärarna. Hur mycket som man förkovrar sig i den tillgängliga litteraturen varierar mellan respondenterna, tidstillgången anges som en betydande faktor.
Givetvis får respondenterna information om vad som händer på fysikfronten via media och då främst om nya tillämpningar. Internet används också för att förkovra sig.
Facktidningar, dagstidningar, diverse fysikaliska tidskrifter, Forskning och framsteg. För att se vad som är på gång finns det mycket att hämta i populärvetenskapliga tidningar. Samt givetvis Internet.[...] Det finns nättidningar som jag tittar på regelbundet. Där ingår också vetenskapliga artiklar och rapporter det är också min källa. (Respondent D, S8)
På den skola där respondent B arbetar finns det en studiecirkel bestående av lärare i Fysik, Kemi och Biologi. I denna cirkel behandlas läst litteratur i gemensamma diskussioner. Cirkeln har även vid några tillfällen tagit in externa föreläsare till sina träffar.
Respondent E tar upp högskolornas och universitetens skyldigheter att förmedla sina kunskaper.
Varje högskola och universitet har i uppdrag att föra ut sin kunskap, vad de forskar om. Så de skickar ut till skolorna, nu till exempel i månadsskiftet januari februari, är det en tvådagarskurs i Uppsala om modern fysik, från Big Bang till nu ungefär. Då finns alla de där, Ulf Danielsson och alla de där höjdarna inom kärnfysik och partikelfysik och föreläser om vad de håller på med. Det här är saker som vi åker på. Det finns sådana här fysik- och matematikdagar ett par dagar om året. (Respondent E, S7) Möjligheten att kunna bevista dessa fortbildningsdagar varierar från skola till skola.
Enligt respondenterna finns det brister inom ämnesfortbildningen. Detta belyses tydligt i dessa svar:
Det är det som vi efterlyser ständigt. När det är fortbildning så vill jag och mina kollegor ha mer inriktat på ämnesfortbildning, typ nymodigheter inom fysiken. Det är ju så sällan som det erbjuds något sådant. (Respondent F, S10)
Den lyser med sin frånvaro. Man stjäl till sig lite då och då. (Respondent C, S10)
Den ämnesfördjupande fortbildningen som sker främst genom egen inläsning av litteratur. Dock kan man konstatera att det som främst sätter begränsningar på inläsningen av litteratur är tiden.
Begränsningen ligger i tiden, det är den som sätter stopp. Jag hade kunnat läsa hur mycket som helst om jag hade haft tid. (Respondent B, S10a)
Sen är det den litteratur som man hinner läsa under sommaren. (Respondent F, S10)
De kurser som erbjuds vid högskolor och universitet är populära att bevista, dock upplevs det bland en del av våra respondenter som ett problem att komma iväg på dessa. Ingen nämner direkt vari problemet ligger men som tidigare nämnt är tidsbrist något som ofta återkommer under intervjuerna. Det erbjuds två typer av kurser både ämnesfördjupande och andra mer inriktade på ämnesdidaktik.
Sammantaget kan man sammanfatta den ämnesfördjupande fortbildningens situation med det som Respondent F svarar på frågan: Sker kompetensutvecklingen i tillräckligt hög grad?
Det är inte mycket fysikfortbildning som man har fått genom åren, det har varit någon enstaka gång som det har varit något. (Respondent F, S10a)
5.3 Undervisning
Undersökningen visar att det är stor variation i hur respondenterna behandlar ny teknik i sin undervisning. Den visar även att det finns en variation mellan lärarna på samma skola, vilket förklaras av att det inte finns några gemensamma riktlinjer för detta.
5.3.1 Tas ny teknik upp i undervisningen?
På frågan om de tar upp nya tekniska tillämpningar respektive forskningsfronten i sin
undervisning svarar samtliga lärare först att det främst blir på elevernas initiativ. De säger att det som leder in på ny teknik främst är elevernas frågor. Senare i intervjuerna framkommer det dock att samtliga respondenter använder sig av exempel som ofta handlar om ny teknik.
Exemplen används för att koppla undervisningen till elevernas verklighet och/eller för att visa på att man i praktisk tillämpning använder sig av den fysik som de läser.
Det kommer från eleverna, av ren självbevarelsedrift försöker man vara lite modern och föra över sakerna på ny teknik som eleverna håller på med. (Respondent C, S12)
Inte så mycket, mest när eleverna frågar som man tar upp något. (Respondent D, S12)
Intresse för ett tema med ny teknik, men tillämpningar och sånt då krävs det att man kan en del fysik för att man skall kunna prata om det. Man nämner det i början för att sen återvända till det i slutet och förklarar det på riktigt. (Respondent D, S15)
Det är tydligt att respondenterna tar upp mer ny teknik än de först medger på en direkt fråga. Det som avgör om respondenterna använder sig av sina kunskaper inom ny teknik i sin undervisning beror helt på dess relevans för det berörda avsnittet. Utöver att den nya tekniken skall ha en relevans så måste den även generera ett intresse från eleverna.
Sambandet, om det passar in i kapitlet som vi håller på med. (Respondent D, S13)
Att det är relevant till det vi håller på med och att det är någorlunda intressant för eleverna. Jag står ju inte och babblar om något som jag har som intresse men som inte de har. (Respondent C, S13)
Det skall vara kul och intressant, både för mig och för eleverna, samt passa att ta upp i undervisningen. (Respondent E, S13)
När i delkurserna respondenterna tar in ny teknik i sin undervisning varierar mellan kurserna. De gemensamma nämnare som berörs är att man använder sig av exempel från vardagen, som ibland innefattar ny teknik, för att inleda eller avsluta ett avsnitt.
[…] jag försöker ofta komma in med ett vardagligt exempel för att sedan ”klä av” det tills man har renodlat det till ett fysikaliskt problem. Ibland är det så att det är ny teknik, men ofta är det när man har fysiken klar som man kan berätta om ny eller modern tillämpning av det. (Respondent D, S14)
[…] ibland som introduktion, ibland som avslutning, ibland som paus. (Respondent D, S14) Ovanstående gäller när det är respondenterna som initierar ny teknik i undervisningen. När det gäller frågor från elever finns det givetvis inga regler som skall följas. Frågor från elever kan komma när som helst men har ofta men inte alltid relevans med det som behandlas på fysiklektionerna.
Det skall vara rätt tillfälle om det inte är någon jätteaktuell händelse som måste tas direkt. Till exempel en diskussion om kärnkraften i samband med snabbstoppet på Forsmark i somras. (Respondent D, S13) Gemensamt för samtliga respondenter är att de tar in ny teknik i sin undervisning för att skapa intresse för den fysik som presenteras i det aktuella avsnittet. Ofta kommer det in i början av ett avsnitt, för att visa på den behandlade fysikens användning i praktiken, för att sedan i
slutet åter dyka upp för att förklaras ordentligt med de kunskaper som eleverna har tillskansat sig under kursens gång.
Ofta tar man upp något i början för att väcka intresse för att sedan återkomma i slutet när de kan lite mer. Ofta är de grejor som eleverna använder i sin vardag och det kan ju väcka ett visst intresse om man får veta att man kommer få att veta mer om hur det fungerar. (Respondent F, S14)
En stor del av den nya teknik som kommer upp till diskussion under lektionerna har sitt ursprung i frågor från eleverna.
Man hör eleverna fråga eller pratar sinsemellan. (Respondent B, S13)
Jag har en grundstomme som vi skall igenom men jag är aldrig rädd för att sticka iväg åt ett annat håll någon gång. Då kan sådana saker komma, då kan det vara elever som undrar över olika saker och då får man svara efter bästa förmåga. (Respondent A, S13)
Jag har vuxna elever och de har egna funderingar och frågor så ibland bär det iväg åt ett helt annat håll än det som läroboken tänkt sig. (Respondent E, S15)
5.3.2 Få exempel på ny teknik i läromedlen
När det tas upp ny teknik i undervisningen som inte berörs i kurslitteraturen hamnar det så gott som uteslutande utanför kursen. Det vill säga att eleverna inte testas på sina kunskaper om ny teknik, utan endast om kunskaperna om det som behandlas i kurslitteraturen, vid examinationen. Syftet med att ta upp ny teknik anges vara att väcka elevernas intresse för ämnet samt att öka elevernas allmänbildning.
[…] är intressant och det är allmänbildande. Jag tar upp sådana saker, jag fokuserar på allmänbildning. (Respondent A, S13)
Det skulle jag vilja påstå att det är som intresseväckare, för det kommer inte direkt med på prov. Det som kommer på prov är sådant som de själva kan läsa in från böckerna. (Respondent E, S15b) Det påpekas att man ofta är ganska bunden till sina läroböcker när man planerar sin undervisning.
Annars är man rätt läroboksstyrd skulle jag vilja påstå. Man håller sig till böckerna, om man har någorlunda moderna läromedel. (Respondent E, S12)
5.3.3 Varför väljer läraren att ta upp ny teknik i sin undervisning?
De motiv som respondenterna anger för att ta upp ny teknik i sin undervisning är blandade. Det handlar om allt ifrån att göra undervisningen intressant och kul till att koppla fysiken till
elevernas verklighet samt att allmänbilda eleverna. Att möta elevernas nyfikenhet anges också som en anledning till att beröra ny teknik. Ytterligare ett motiv som kommer upp i
undersökningen är att förbereda eleverna för fortsatta studier. Flertalet respondenter tar upp mer än ett motiv för att behandla ny teknik i sin undervisning.
[…]jag vill allmänbilda dem och jag vill bilda dem ärligt talat i mera än fysik. (Respondent A, S15b) För att göra undervisningen intressant. Själv tycker jag att de lärare som varit bäst är de som har haft mycket kuriosa runtikring undervisningen. (Respondent B, S16)
Man har ju lite erfarenhet om vad som behövs, man tänker lite på fortsatta studier. Fokus blir till stor del på att förbereda dem, att de ha kunskaper så att de reder ut fortsatta studier. (Respondent C, S11) Visa att det kan finnas tillämpningar i verkligheten, så att vi läser till exempel det här med
elektromagnetiska vågor inte bara för sakens skull utan för att det finns oändligt många tillämpningar. Så att de blir motiverade. (Respondent C, S15b)
Motivet är helt klart att skapa intresse och visa kopplingen till vardagen. Visa att fysik inte är något löst ämne som svävar över allt, utan att det finns grund för att man sysslar med fysik. (Respondent D, S16) Det är helt enkelt för att undervisningen skall vara kul. Det måste vara roligt att läsa fysik. Det kan inte bara vara det som står i boken utan man måste även kunna prata om moderna händelser parallellt. (Respondent E, S16)
Det är för att skapa intresse och för att stilla elevernas nyfikenhet. (Respondent F, S16)
För att sammanfatta de motiv som respondenterna anger för att behandla ny teknik i sin undervisning blir det att man vill göra undervisningen intressantare för eleven samt att ge en mening med den fysik som de läser.
5.3.4 Kan man ta upp ny teknik i alla kurser?
På frågan om de anser att det finns någon skillnad i hur man behandlar ny teknik mellan de olika kurserna i fysik är respondenterna relativt överens om att i kursen Fysik A är det svårare att behandla ny teknik än i kursen Fysik B. Detta beror på att eleverna inte har hunnit
tillskansa sig de grundkunskaper som fodras för att kunna föra ett djupare resonemang. I fysik B kan man prata lite djupare om det, med lite mer insikt från elevernas sida som inte finns i början av kursen i fysik A. Det finns mycket mer man kan prata om, man kan visa något med hjälp av en ekvation, sådant kommer ju in senare att man kan gå så djupt. Eller man kan prata om alla
fysikaliska principer som man kan tillämpa i ett visst fall när det gäller ny teknik. (Respondent D, S17) Tyvärr är det nog så att vi oftare tar upp det i B-kursen för A-kursen är så basic. Där ligger grunden till det mesta sen ligger utvidgningarna, fördjupningarna och det intresseväckande mer i B-kursen.
Eleverna behöver mer på fötterna för att förstå, man kan inte prata om vad som helst i A-kursen. (Respondent E, S17)
Avslutningsvis konstaterar respondenterna att de inte är överens om huruvida det är någon skillnad mellan de olika delkurserna i hur man behandlar ny teknik. På frågan om det är någon skillnad mellan Fysik A och Fysik B svarar en respondent:
Det vet jag inte om jag kan påstå. (Respondent B, S18)
En del anser alltså att det inte är någon skillnad medans andra anser att det finns skillnader mellan de olika delkurserna i hur de kan komma in på ny teknik.
Skillnad är det men… Det känns som den mesta nya tekniken kommer in i elläran och liknande. När man kommer in på rörelser så känns det inte som det hänt så mycket nytt där. (Respondent F, S18) Svårt att säga. Nu håller vi på med regelbunden rörelse och det är rätt så teoretiskt så de finns inte mycket ny teknik som man kan tillämpa. Inom till exempel el och värmelära finns det naturligtvis lite mer att tillämpa. (Respondent D, S18)
Ja, nja, jag vet inte. […]. Men det går i alla fall inom alla ämnesområden att få in det. Det är bara lite olika svårt, det finns inget ämnesområde där det inte händer något. (Respondent E, S18)
5.4 Intervjuer med eleverna
Samtliga intervjuade elever läser eller har för avsikt att läsa Fysik B. Elev A läser fysiken som valbara kurser medan övriga elever läser det som obligatoriska kurser inom programmet.
5.4.1 Lärarna tar upp ny teknik
Samtliga elever är överens om att deras respektive lärare tar upp fysiken bakom ny teknik i deras undervisning. Dock är de inte lika överens om i vilken omfattning lärarna gör detta. Vidare kan vi konstatera att det varierar när läraren tar upp ny teknik i sin undervisning men att det är troligast att det dyker upp som inledning eller avslutning på ett avsnitt. Enligt de intervjuade eleverna kommer det som kan kallas ny teknik sällan eller aldrig med på proven och ett antal av eleverna tror att läraren tar upp det för att öka elevernas intresse för fysiken samt att koppla fysiken till verkligheten.
Tror det används mest för att få oss intresserade. (Elev B, S3b)
Det ligger utanför kursen, det är bara för att koppla det vi läser om till verkligheten. (Elev A, S3b) Det har aldrig varit med på något prov hittills, men man har ju haft nytta av det som man har fått reda på för det är ju lättare att komma ihåg något om man kan koppla det till något verkligt. (Elev C, S3b)
