Examensarbete
Examensarbete 1 för grundlärare i åk F-3, 15 hp
Hur lärare kan väcka elevers intresse i
fysikundervisning
Fysik, 15 hp
Halmstad 2018-10-03
Titel Hur lärare kan väcka elevers intresse i fysikundervisning Författare Arber Sadiku & Daniel Drottheden
Akademi Akademin för lärande, humaniora och samhälle
Sammanfattning Fysikundervisning anses ofta vara krävande, abstrakt och statiskt av elever. Undervisningen behöver individanpassas för att nå fler positiva resultat. En viktig kunskap är dock att fysikundervisning inte behöver vara rolig för att vara meningsskapande.
Syftet med denna studie är att ta reda på vad forskning säger om undervisning i fysik. Fokus i studien ligger på både lärares och lärarstudenters attityder till fysikundervisning och olika strategier som används i undervisningen för ett ökat intresse och meningsskapande hos elever i grundskola och gymnasium. Frågeställningarna är: Vilka attityder har lärare och lärarstudenter till fysikundervisning? & Vilka strategier kan lärare använda för att väcka intresse och främja meningsskapande i ämnet fysik?
För att besvara frågeställningarna har vi systematiskt tagit fram, analyserat och sammanställt vetenskapliga artiklar om attityder och strategier. Resultatet visar att katederundervisning upplevs enformigt av elever och att bra kunskaper inom ämnesdidaktik kan påverka lärares och lärarstudenters attityder positivt. Grupparbeten och analogier kan stärka fysikundervisningen. Forskning visar även att analogier som används effektivt, inte alltid ger positiv effekt.
Förslag på vidare forskning är att studera hur genus påverkar fysikundervisningen. Konsekvensen i relation till yrkespraktiken är, enligt litteraturstudien, med andra ord att det viktigaste inte är att undervisningen är rolig, för ett fortsatt intresse för fysik, utan att den är meningsskapande och tolkningsbar. Elever som upplever att det som görs är viktigt, har en större benägenhet att vilja fortsätta utveckla sina kunskaper inom fysik då de ser en mening med kunskapen och att det finns en koppling till verkligheten.
Nyckelord Fysik, grundskola, intresse, meningsskapande, strategier, attityder
Handledare Ronny Severinsson & Åsa Bengtsson
Innehållsförteckning
Förord... 3 Inledning... 4 Bakgrund... 4 Problemområde………... 7Syfte och frågeställningar... 7
Metod... 7
Resultat... 10
Diskussion... 16
Metoddiskussion... 16
Resultatdiskussion... 18
Slutsats och implikation... 21
Referenser... 22
Bilaga... 24
Förord
Vi är två lärarstudenter som läser vår sjätte termin på lärarutbildningen i högskolan Halmstad, med inriktning F-3. Vi skall skriva vårt första examensarbete, där vi valt inriktning i ämnet NO och vårt fokus ligger på olika strategier som verksamma lärare använder för att öka intresset för fysik hos elever. Valet av ämne grundar sig även i att fysik är viktigt.
Naturvetenskapen har sitt ursprung i människans nyfikenhet och behov av att veta mer om sig själv och sin omvärld. Kunskaper i fysik har stor betydelse för samhälls-utvecklingen inom så skilda områden som energiförsörjning, medicinsk behandling och meteorologi. Med kunskaper om energi och materia får människor redskap för att kunna bidra till en hållbar utveckling. (Skolverket, 2017, s. 168)
Vi har båda två personligen stor passion för NO som gjorde det till ett enkelt val, och vi känner även att vi har tagit högfärdiga kliv i ämnet efter att vi läst det i 30 hp på högskolan. Vi vill därför även rikta ett tack till våra lärare under naturvetenskapskursen som lyckats inspirera oss. Samtidigt som de lyckats inspirera oss har vi pratat mycket kring svårigheterna inom fysik och det här har synliggjorts tydligt under VFU-perioderna. Vi är även hoppfulla om att detta arbete kommer att gynna oss som verksamma lärare i framtiden då vi söker efter kloka strategier som kan vara bra till användning inom fysikundervisningen.
Slutligen vill vi ge ett stort tack till Anna-Ida Säfström, Åsa Bengtsson och Ronny Severinsson, samt övriga medbedömare för allt stöd och alla tips vi fått på vägen.
Halmstad, 2018-05-18
Arber Sadiku & Daniel Drottheden
Inledning
I en rapport intervjuas och observeras 35 grundskolor spridda över landet i årskurserna 7–9 och Skolinspektionen (2010, s. 7) förklarar att fallande betyg i ämnet fysik ofta beror på att elever är ointresserade, omotiverade och inte känner någon lust att lära sig mer om ämnet. De kommer även fram till att ämnets undervisning är bristfälligt på flera skolor. Andra problemområden Skolinspektionen (2010, s. 8) ser i sin rapport är att undervisningen inte täcker det som kursplanen föreskriver. Elever tycker fysiken är onödig och tråkig. Lärare är en bidragande faktor till om ämnet skall vara intressant samt att få skolor bryr sig om fysikämnet i sitt kvalitetsarbete.
Vidare har Skolinspektionen (2010, s. 9) gett vissa råd om hur skolor med denna problematik kan förändra undervisningen för att elever skall få bättre betyg samt ett större intresse för ämnet. Två av dessa punkter är att undervisningen skall vara varierande och individanpassad för att varje elev skall finna ämnet intressant och roligt samt att prioritera det i kvalitetsarbetet. Skolverket (2017, s. 127) skriver även att kunskap i fysik är viktigt för samhällsutvecklingen inom många olika perspektiv. Därför anser vi att det är viktigt att ta reda på hur undervisningen i fysik kan förbättras, och elevers inställning till ämnet kan förändras i positiv riktning, något Skolinspektionen (2010) kommer fram till att många elever inte upplever idag.
Bakgrund
Skolinspektionens (2010, s. 16–17) skriver i sin undersökning att elever upplever fysikundervisningen som enformig. Det framgår också att elever uppfattar fysikundervisningen som att lärare för en monolog medan eleverna lyssnar. Vidare skriver Skolinspektionen (2010, s. 29) att fysikundervisning ibland bedrivs av lärare utan utbildning i ämnet. Att lärare saknar fysikutbildning kan, enligt Bjurulf (2013, s. 50), leda till att lärare lägger mer tid på de andra naturorienterande ämnena (NO), och att fysikämnet blir lidande. Skolinspektionen (2010, s. 29) menar också att fortbildning kan vara aktuellt för lärare som fortfarande undervisar enligt kursplanen från år 2000. Areskoug, Ekborg, Lindahl och Rosber (2013, s. 9) beskriver även de att många lärare behöver mer utbildning för att undervisa i naturorienterande ämnen. Persson och Wickman (2015, s. 13) skriver att lärares kunskapsbas är viktig för att kunna använda sig av bra strategier inom naturorienterande ämnen. Begreppet strategier används i denna litteraturstudie som ett allmänt begrepp med en bred betydelse. Strategier kan innefatta allt från mindre taktiktips till mer övergripande undervisningsmetoder.
Skolinspektionen (2010, s. 29–30) skriver även om att skolor oftast prioriterar andra ämnen än fysik i kvalitetsarbetet. Det blir då viktigt för exempelvis rektorer att ta en aktiv roll för att säkra fysikämnet i utvecklingsarbetet, istället för att ta en passiv roll (Skolinspektionen, 2010, s. 8). Vidare skriver Skolinspektionen (2010, s. 8) att elevernas resultat i fysik inte sammanställs samtidigt som själva fysikundervisningen och kunskapsresultaten inte heller analyseras. Med detta menar Skolinspektionen (2010, s. 9) att en ökad samverkan i uppmärksammat kvalitetsarbete kan ge lärare från olika skolor didaktisk och innehållsmässig utveckling av deras fysikundervisning. Vinsten för eleven vid en välfungerande undervisning i NO är enligt Harlen (1996, s. 10–11) att eleven får en arbetsmetod för att samla in information, pröva nya idéer och söka förklaringar. Med dessa arbetsmetoder kan eleven samla in ny erfarenhet och utvecklas som individ. Andrée, Fahrman och Ulfves (2017, s. 48) skriver dessutom att det är viktigt att elever får ta del av NO tidigt då det ger positivare attityder hos eleverna längre fram i
utbildningen. Med attityder i denna litteraturstudie menas hur elever och lärare ställer sig till NO och mer specifikt fysikundervisningen.
Skolinspektionen (2010, s. 16–17) skriver även i sin rapport att eleverna i studien upplever undervisningen som enformig och monologisk. Enformiga och “undervisande” lektioner upplevs överlag både från elever och lärare som negativa för elevers framtida kunskaper inom ämnet, och hämmar också elevernas vilja att fortsätta studera NO. Skolinspektionen (2010, s. 39) anser att problemet skulle kunna lösas genom att ta kursplanens samtliga tre delar i beaktning (biologi, kemi och fysik) inom NO och att lärare inte i studien enbart fokuserar på de faktabaserade kunskaperna (centralt innehåll, syfte och kunskapskrav). Att skolor dessutom inte tar alla tre ämnena i beaktning kommer även Skolinspektionen (2012, s. 25) fram till då mycket fokus läggs enbart på biologi när det står NO på schemat. Vidare menar Skolinspektionen (2010, s. 39) också att lärare i studien bör ta reda på elevernas intresse inom ramen för fysik. Persson och Wickman (2015, s. 152–153) skriver om läraren Anna som menar att det är viktigt att eleverna kommer ifrån memorerande och lär sig dra slutsatser. Detta menar Anna också gynnar elevernas meningsskapande och gör lektionerna roligare.
Skolinspektionen (2010, s. 13) skriver i sin rapport, kopplad till läroplanen 94 (Lpo94), att elever inte får tillräckligt med möjligheter för att kunna uppnå målen i fysik, eller tid att utveckla kunskaper och förmågor i ämnet. I rapporten går det läsa att Lpo94 delar in NO i tre delområden. Delområde ett är natur och människa, delområde två är den naturvetenskapliga verksamheten och delområde tre är kunskapens användning. Det som enligt Skolinspektionen (2010, s. 13) får mest tid i skolan är delområdet om natur och människa, samtidigt som eleverna inte får möjligheter att argumentera för fysiken och ta egna ställningstaganden vilket är viktigt. Detta kommer även Skolinspektionen (2017, s. 5) fram till där de skriver att undervisning inte alltid utgår från alla NO-delar i grundskolan, utan ofta fokuserar på biologi. Detta resulterar enligt Skolinspektionen (2010, s. 13) i att elever inte tränas till att förhålla sig kritiskt och konstruktivt till fysikämnet i undervisningen i jämförelse med övriga delar där eleverna fått ta större del av exempelvis natur och människa.
Skolinspektionen (2010, s. 14) anser att elever lär sig fysik och når målen i delområdet “den naturvetenskapliga verksamheten” genom att laborera “då och då”. Frågan är dock om det räcker med laborationer. Det finns viktiga aspekter att tänka på även vid laborationer. Skolinspektionen (2010, s. 14) hävdar att vissa skolor inte lägger ner rätt mängd tid på att skriva ner hypoteser eller att tiden inte finns för elever att diskutera laborationens resultat med varandra. Det framkommer tydligt hur laborationer i dagsläget används för att endast variera undervisningen som annars blir väldigt lärarcentrerad, som tidigare nämnts, istället för att faktiskt sikta på att nå kursplanens mål. Det är därför viktigt att laborationer och skrivande följs åt hand i hand. Rapporter som skrivs i samband med laborationer ger tid för kreativt tänkande när elever ställer hypoteser och funderar över laborationens utgång. Persson och Wickman (2015, s. 150–151) beskriver att NO innehåller såväl intellektuellt vetande som praktiskt kunnande och att båda alltid är en del av innehållet. När människor talar, läser eller skriver om NO används det intellektuella vetandet, medan det praktiska kunnandet används i exempelvis argumentationer eller att dokumentera argument på ett övertygande sätt. Dessa två sätt menar Persson och Wickman (2015, s. 150–151) är starkt förknippade med varandra när exempelvis elever gör experiment eller observationer. Kunskapsformerna förutsätter varandra för att en meningsfullhet skall uppstå. Persson och Wickman (2015, s. 150–151) nämner också att det inte bara går att utgå från lärobokens rubriker som planering, då innehållet är betydligt större än så inom NO.
Areskoug, Ekborg, Lindahl och Rosber (2013, s. 14) skriver att undervisning i fysik tidigt kan involvera undersökningar och experiment. Dock visar Skolinspektionens (2010, s. 16–17) rapport att elever upplever fysik som tråkigt av olika anledningar. Dessa anledningar innefattar allt från att lektionsupplägget är tråkigt till att fysik upplevs svårt. Överlag menar också många elever i undersökningen att lektionerna är likadana. De bedrivs genom att läraren står och undervisar med hjälp av tavlan medan eleverna förväntas sitta och lyssna. Detta är något som kan ha en negativ effekt på elevers nyfikenhet och intresse och är således en av anledningarna att denna litteraturstudie kommer utforska detta område.
En annan punkt för att främja meningsskapande hos elever inom fysik är att anpassa undervisningen efter varje elev. Detta menar Skolinspektionen (2010, s. 22) att vissa skolor i studien behöver vidta åtgärder för. Tolkning av begreppet meningsskapande har gjorts utefter Andersson (2014, s. 6) tolkning. Andersson (2014, s. 6) beskriver hur meningsskapande och tolkning är nära förknippade med varandra och som ett sätt att upptäcka mönster eller strukturer som gör omvärlden begriplig. Denna tolkning blir högst relevant i vårt arbete om fysik, som många gånger kan uppfattas som abstrakt för elever. Mening ses som en aktiv process medan tolkning handlar om att förstå den mening som blir skapad. Ett exempel på detta är att vi först ser något ske (mening) och sedan gör en tolkning för att förstå det vi sett (Andersson, 2014, s. 6).
Det Skolinspektionen (2010, s. 22–24) identifierar i studien är att majoriteten av elevernas kunskapsnivå styr undervisningen, lärarna i studien vet inte var eleverna befinner sig kunskapsmässigt, samt att elever i studien inte får det stöd de behöver eller det språkstöd de behöver. Detta skapar många olika problem i undervisningen där alla elever inte ges lika chans att delta och skapa kunskap och intresse för fysik.
Elstgeest (1996, s. 52) betonar vikten av att alltid ställa rätt frågor för att inte vilseleda elever, eller att göra dem oroliga för att svara fel. Elstgeest (1996, s. 52) skriver att frågor som “Varför?”, “Hur?”, eller “Vad?” kan få elever helt chanslösa att ge svar på frågan, sålänge de inte kommer på det utförliga svaret. Elever som inte kommer på svaret, resulterar i en majoritet som sitter tysta vid sina bord utan att vilja svara. Elstgeest (1996, s. 53) menar att frågor som går rakt på sak är de mest produktiva. Exempelvis skulle det kunna vara “Har du sett det?” som dessutom ger fokus i detaljer. Bra frågor får elever att ge sina egna svar istället för att ge ett svar som går att kolla upp i exempelvis böcker.
Skolinspektionen (2010, s. 16–17) visar på att eleverna efterfrågar större variation. Eleverna i rapporten upplever med andra ord lektionerna som tråkiga och enahanda. Detta kan bero på att fysik många gånger kan upplevas som abstrakt och svårbegripligt jämfört med biologi där det finns möjlighet att bjuda in djurriket i form av exempelvis gråsuggor eleverna kan studera. Undervisningen blir med andra ord mer utforskande i andra ämnen. I Skolinspektionen (2010, s. 16) framkommer att eleverna ser fysikämnet som ett mer statiskt ämne med fasta sanningar. Skolverket (2017) är även tydlig i sitt syfte att fysikaliska företeelser och sammanhang skall ge utrymme för frågor och undersökning vilket Skolinspektionens (2010, s. 16) resultat motsäger. Det finns många goda anledningar till varför NO inte är meningslöst, som vissa elever i Skolinspektionens (2010, s. 39) studie upplever ämnet. Areskoug, Ekborg, Lindahl och Rosber (2013, s. 10) skriver att mycket av vår omvärld kan förstås genom kunskaper i NO. Alla har kanske inte nytta av att förstå fotosyntesen bara för att de har krukväxter hemma, men för att förstå miljöpåverkan och miljöaspekter är det oerhört viktigt. Vidare beskrivs också hur NO varit en del av samhällsutvecklingen då syn på exempelvis matproduktion, vatten/avlopp, energiförsörjning, hälsovård med mera är delar som förändrats på grund av människans
kunskap inom NO. Även Persson och Wickman (2015, s. 28) skriver att ingen kommer undan NO. Att nyheter och media rapporterar om forskares och politikers olika idéer om olika naturvetenskapliga begrepp är idag en självklarhet i samhället. Kunskaper inom detta område är alltså direkt nödvändiga för att kunna förstå det samhälle människor lever i.
Problemområde
Problemområdet är att skolor prioriterar ofta andra ämnen mer än fysik i kvalitetsarbetet och elever upplever fysik som enformigt och tråkigt. Det framkommer också att elever upplever fysiken som svår (Skolinspektionen 2010, s. 13–30). Detta leder till att målen inom fysik blir svåra att nå för eleverna. Även individanpassning är ett dilemma vilket kan vara en av anledningen till varför elever upplever fysik som svårt (Elstgeest 1996, s. 52). Fysik är också viktigt för samhällsutvecklingen (Areskoug, Ekborg, Lindahl & Rosber 2013, s. 10), och för att elever skall utveckla förmågan att förstå och ta in nyheter och andra medier (Persson & Wickman 2015, s. 28).
Syfte och frågeställningar
Syftet med denna litteraturstudie är att ta reda på vad forskning säger om undervisningen i fysik. Ett fokus ligger på både lärares och elevers attityder som finns gentemot undervisningen och olika strategier som används i undervisningen för ett ökat intresse och meningsskapande hos elever i grundskola och gymnasium.
Mer specifikt vill svar finnas på frågeställningarna:
· Vilka attityder har lärare och lärarstudenter till fysikundervisning?
· Vilka strategier kan lärare använda för att väcka intresse och främja meningsskapande i ämnet fysik?
Metod
I denna del kommer vi att beskriva studiens: Sökstrategi, Sökord, Systematiska och manuella
sökningar, Urval samt Analys av datamaterial. Under rubriken Sökstrategi tar vi upp den
strategi som använts vid sökning av källmaterial. Rubriken Sökord beskriver de ord som använts för att få fram relevant källmaterial. Rubriken Systematiska och manuella sökningar belyser de sökningar som gjorts för att få fram material till litteraturstudien. Rubriken Urval tar upp hur de olika källorna begränsats. Slutligen tar rubriken Analys av datamaterial upp hur tematiseringen av källorna gjordes för att få svar på frågeställningarna.
Sökstrategi
I sökningens tidiga skede söktes brett för att kunna avgöra vilka sökord som kunde användas vid den systematiska sökningen. Att söka brett gav en förståelse för ord och begrepp som eventuellt kunde användas i sökningarna kopplade till NO. Det var dock ett tidsödande arbete att söka brett, och mycket av det som fanns var inte relevant för det syfte och de frågeställningar som ställdes i relation till litteraturstudien. Efter att ha fått förståelse av hur sökord byggs upp ändrades strategin, då det var tvunget att hitta ett effektivare sätt att bygga upp en tydlig söksträng. Till en början skrevs det ner viktiga nyckelord kopplat till syfte och frågeställningar. Sökningar har skett via Högskolan i Halmstads biblioteksdatabaser för att söka oss fram till vårt
urval av vetenskapliga artiklar. Sökningarna är gjorda i databasen One-Search samt ERIC, då ERIC bara har utbildningsforskning. Dock ger sökningar på One-Search oftast det som finns på ERIC också. Sökningar har även gjorts i databasen SwePub, men det resulterade inte i några träffar som ansågs mer relevant än de källor som redan hade hittats, då attityder inom fysik från andra länders lärosäten gav ett rikare resultat till litteraturstudien. Vi hade dessutom redan funnit källor från svenska lärosäten via våra tidigare sökningar på ERIC och One-Search. Sökningarna har begränsats till “peer review” eftersom enbart vetenskapliga artiklar låg i fokus.
Sökord
För att komma fram till sökorden bröts syfte och frågeställningar ner och viktiga begrepp och ord togs ut. Orden som användes under sökningarna var ”teaching physics”, på grund av att detta var kärnan i våra sökord och var viktigt för att få med precist ”Lära ut” fysik. Utan “teaching physics” blev resultaten av söksträngarna väldigt stora och innehöll vetenskapliga artiklar långt bortom vårt fokus. “Student” OR “pupil”, på grund av att dessa sökord var en viktig del för att få med eleven i fokus. Genom att ha med elever i söksträngen så hittades många träffar med elevers attityder gentemot fysik, och metoder inriktade på elever. Utan det valet fanns risken att de vetenskapliga artiklar som hittades inte var inriktade på elever i grundskola eller gymnasiet. “Teaching activities”, på grund av att detta ord upptäcktes genom tidigare vetenskapliga skrifters nyckelord och visade sig vara ett viktigt begrepp i sökningen, då “teaching activities” eller “undervisningsaktiviteter” är vad en av frågorna litteraturstudien behandlar. “Method” var gynnsamt för vår sökning då metoder är explicit kopplat till en av litteraturstudiens frågeställningar. Detta visade sig vara korrekt, då det sållade ut vetenskapliga skrifter där metoden inte var i fokus. “Meaningful” var också ett effektivt sökord, då det första sökordet “interest” inte gav det resultat som söktes. “Meaningful” gav större utrymme till texter där kopplingen till vårt syfte var tydligare. Detta gav många bra källor som kunde kopplas till ett meningsskapande.
“Science” valdes att ha med då ordet “physics” ändrades till “science” (teaching science) för att få sökningar kring NO överlag, och täcka upp de övriga ämnena biologi och kemi då detta var relevant till den didaktiska aspekten av litteraturstudien. Sökordet “teaching activities” byttes ut och istället lades sökordet “primary school” till för att få forskning inom grundskola. Andra förändringar var att frasen “teaching physics” ändrades till “physics education” för att detta ord relaterar mer till elevers utbildning än att lära ut. Vi fick med andra ord in även elevers utbildning vilket var viktigt när det togs reda på attityder hos elever med mera. Eftersom “Physics education” betyder “fysikdidaktik” på svenska så kan detta även innefatta andra aspekter av fysikundervisning.
Systematiska och manuella sökningar
För att avgränsa antalet sökningar ställdes frågan: “Vad är viktigt i relation till syfte samt frågeställningar” och “vad behövs av de artiklar som söks efter” i relation till varandra. Vår första söksträng blev därmed “teaching physics” AND (methods OR “teaching activities”) AND (student* OR pupil*) AND meaningful. De booleska operatorer som använts var alltså för det mesta AND, då dessa ord var viktiga i det material som söktes efter. Det var dock tvunget att även använda OR då “student” eller “pupil” är det samma i sökningen. Detta skulle annars ha kunnat lett till att missa något material där skribenten/skribenterna använder sig av “pupil” istället för “student” eller vise versa. Vissa ord så som ”student*” OR ”pupil*” var också skrivet med trunkering, för att även få med pluralformerna students och pupils. Med trunkering menas alltså att sökordens olika ändelser vävs in i sökningen. De sex sökorden i första söksträngen, alla med hög betydelse för syfte och frågeställningar gav 30 vetenskapliga träffar i One-Search,
59 träffar i SwePub och 0 träffar i ERIC. Detta var hanterbart och gav oss flera relevanta artiklar.
Vi hade även en andra söksträng som hade sin grund i orden från den första söksträngen. Förändringen var sökordet “teaching activities” och istället lades sökordet “primary school” till för att få forskning om lägre åldrar. Andra förändringar var på ordet “teaching physics” till “physics education” för att detta ord relaterar mer till elevers utbildning än att lära ut. Söksträngen blev slutligen “physics education” AND “teaching methods” AND “primary school” AND (student* OR pupil*) AND meaningful*. Detta gav oss flera träffar som underlättade vårt urval av artiklar. Här upptäcktes dock att även “meaningful*” borde vara trunkerat då det finns liknande ord så som “meaningfulness” som kunde ge relevanta källor. Resultaten via denna söksträng resulterade i 79 träffar i One-Search, 26 träffar i SwePub och 11 träffar i ERIC. Av alla träffar visade sig enbart två från One-Search vara relevanta då de övriga inte var lika specifika mot just attityder eller strategier.
Slutligen utfördes en tredje och sista sökning, som enbart utfördes via databasen ERIC. Detta då ERIC ofta har begränsat med sökresultat jämfört med One-Search som använder flera olika databaser, vilket syntes då sökningen enbart gav 11 träffar. Av dessa 11 träffar valdes endast två ut, då en av artiklarna fokuserade på både lärares attityder och strategier, och den andra artikeln på lärares attityder. Söksträngen som användes här var liknande den som användes på andra söksträngen som gav oss 79 träffar från One-Search. Den enda skillnaden var att ordet “physics” ändrades till “science” för att få sökningar kring NO överlag, och täcka upp de övriga ämnena biologi och kemi då detta var relevant till den didaktiska aspekten av litteraturstudien. Söksträngen blev “science education” AND “teaching methods” AND “primary school” AND (student* OR pupil*) AND meaningful*. En ytterligare artikel upptäcktes genom referenslistor från andra artiklar som passade vår litteraturstudie.
Urval
Vårt urval baserades på följande kriterier: Ålder på deltagare i studien, skolform och ålder på vetenskapliga artiklar. Urvalet av åldrar på de som var delaktiga i studierna, då intresse är något som blir tydligare desto högre upp i åldrarna eleverna kommer. Vi ville alltså få med både yngre och äldre åldrar. Urvalet av åldrar begränsades därav till grundskolan och gymnasiet. De forskningsartiklar som inte belyser elevers intresse för fysik, är forskning där en inblick ges i hur lärarstudenter uppfattar fysik de ska undervisa i eller andra viktiga aspekter såsom elevers fortsatta intresse. Hadzigeorgiou och Schulz (2017) skriver exempelvis en studie som behandlar gymnasiet. Denna studie kommer istället användas till att visa hur intresse inte nödvändigtvis behöver betyda att elever kommer vilja fortsätta utveckla sina kunskaper inom fysik. Med andra ord är det nödvändigt för denna litteraturstudie att behandla vetenskapliga artiklar som inte bara riktar sig åt grundskolan. Urvalet kan därför ses som tudelat, där forskning angående strategier håller sig till ett urval på högsta ålder med gymnasieelever. Övrig forskning kan beröra högskolor och äldre åldrar då frågeställningen om attityder är viktig för hur exempelvis lärarstudenter tänker om ämnet fysik som de senare ska undervisa i. Artiklar äldre än år 2000 sållades bort helt i de systematiska sökningarna som för gamla, då arbetet att välja ut och jämföra källor annars skulle bli för stort. Det finns även mycket som förändrats de senaste 18 åren vilket gör att litteraturstudien försöker få stöd av så relevant och ny forskning som möjligt.
Analys av datamaterial
Materialet delades upp för att kunna få en djupare förståelse av innehållet. På detta sätt togs det reda på om materialet var relevant eller inte i relation till syfte och frågeställningar. Eftersom syftet var att ta reda på attityder gentemot undervisningen och olika strategier lärare använder för att skapa ett intresse och meningsskapande hos elever, begränsades innehållet till om det gick att urskilja attityder eller strategier i de olika artiklarna. Varje artikel som föll innanför ramen för detta skrevs in i artikelöversikten (se bilaga A), för att ge en tydlig överblick och för att förenkla strukturen i det framtida arbetet. Detta utfördes genom en samlad bild av hela det lästa datamaterialet i resultatdelen, då vissa delar av resultatet i en artikel kunde vara relevant, medan resterande delar inte var lika relevant.
Varje artikel beskrevs i relation till fyra aspekter: syfte, undersökningsobjekt, metod och relevans för litteraturstudien. Syftet svarade på vad syftet med artikeln var. Undersökningsobjektet gav en inblick i vilken ålder det var artikeln undersökte. Metod var den metod som användes för att utföra arbetet i den vetenskapliga artikeln och relevans för litteraturstudien skrevs för att underlätta vilken artikel som skulle kopplas till rätt frågeställning vid resultatdelen. Delen med relevansen för vår litteraturstudie avgjorde var vi kunde använda det i resultatdelen. Vetenskapliga artiklar som enbart behandlade hur elever och lärare uppfattar olika undervisningsformer av fysik samlades i en kategori, medan vetenskapliga artiklar som behandlade olika strategier samlades i en annan kategori. På detta sätt blev vårt källmaterial överskådligt och det blev enklare att strukturera resultatet. Detta var också ett effektivt sätt att avgöra om det var elev eller lärare som var i fokus för undersökningen, då artiklarna som behandlade hur elever upplever fysikundervisning just var riktade mot elever.
Det blev även angeläget för oss att analysera genus i vissa artiklar. Främst de som tog upp hur elever ställer sig till olika undervisningsformer. De olika frågor som ställdes i dessa undersökningar kunde ha stora skillnader i resultatdelen beroende på kön hos de som svarade. Eftersom vissa vetenskapliga artiklar visade på detta, var detta något som granskades på övriga vetenskapliga artiklar som användes också. Till en början var inte genusperspektivet något som var tänkt att användas i analysen. Men efter att ha analyserat artiklarna uppmärksammades dock att genus hade en stark påverkan på attityder till fysikundervisningen. Genus var därför ett effektivt sätt att avgöra om undervisningen var anpassad för alla eller inte, och har därför fått ta en del av vår analys av datamaterialet.
Resultat
Resultatet har delats upp i två underkategorier. Den första underkategorin ger svar på litteraturstudiens första frågeställning som handlar om lärares och lärarstudenters attityder till fysikundervisningen. Avslutningsvis presenteras olika strategier som ger svar på litteraturstudiens andra frågeställning. Dessa strategier kan lärare använda i sin fysikundervisning för att öka intresse och främja meningsskapande.
Lärare och lärarstudenters attityder till fysikundervisning
Utifrån frågor till 23 grundskollärare om dilemman som lärare möter i undervisningen i NO skriver Fitzgerald och Smith (2016, s. 74) att det även är viktigt att lärare får stöttning i hur de tänker om NO. Detta för att lärarna i studien skall förstå vad som är relevant i NO-undervisning för elever i grundskolan. Detta menar Fitzgerald och Smith (2016, s. 74) är viktigt inte bara för hur lärarna i studien skall utveckla sin roll som NO-lärare, utan också för att utveckla kunskap
om hur de ser på det lärande de förmedlar till eleverna i studien. Genom detta lärande skulle eleverna exempelvis kunna bli mer aktiva, och mer kritiska tänkare och lärande enligt studien. Utifrån intervjuer och observation via filminspelningar av fyra lärarstudenter inom matematik och NO som fick undervisa elever i åldrarna 9–11 i fysik under ett år, menar Nilsson (2008, s. 1289) att lärarstudenterna i hennes projekt ofta kände sig begränsade av mängden fysikinnehåll som de behövde täcka in. De uttryckte även frustration över att de inte alltid fanns tid till att genomföra planeringarna. Detta är något även Timostsuk (2016, s. 90) skriver om där lärarstudenterna i hans studie uttryckte ångest vid undervisning av NO. Lärarstudenterna i studien menar att NO-ämnena är krävande och att det finns en rädsla om att göra fel när instruktioner ska ges ut. Samtidigt belyser studien att en brist på ämnesdidaktiska kunskaper kan resultera i tvivel vid undervisning. Utifrån en enkät och intervjuer med 25 lärarstudenter om ämnesdidaktisk kunskap, skriver Timostsuk (2016, s. 89) om lärarstudenterna i studien, i relation till de känslor de fick av att undervisa i NO. De fem frågor som undersöktes handlade om orientering och motivation i att undervisa i NO, tänkandet om NO, instruktionsstrategier i undervisningen, den naturorienterande läroplanen och bedömningen av elevers inlärning i NO. 11 av 25 lärarstudenter i studien kände ångest vid undervisning i NO, vilket påverkar motivationen för de 11 lärarstudenterna att undervisa i NO.
Vidare skriver Timostsuk (2016, s. 89) att tio av lärarstudenterna även kände njutning när de undervisade i NO, vilket pekar på att det även kan gå väldigt bra. För övrigt var det fyra lärarstudenter som dessutom kände optimism till undervisningen när eleverna i studien förstod dem, när de undervisade i ämnet. Fitzgerald och Smith (2016, s. 75) hävdar att andra tankesätt om NO kan göra det möjligt för grundskolelärare att avstå från sina personliga känslor, och bygga på de pedagogiska styrkorna läraren har, och att tillgodose alla elever med konsekvent kunskap. På detta sätt kan grundskolelärare upptäcka nya möjligheter i NO-undervisningen och inse den potential som finns i de erfarenheter lärare kan ge elever. Utifrån ett praktiskt fysikexperiment och en enkät med 89 finländska och 98 engelska lärarstudenter skriver Johnston och Ahtee (2006, s. 505) om deltagarnas attityder och ämnesdidaktiska kunskaper. I studien kommer Johnston och Ahtee (2006, s. 505) fram till att lärarstudenterna föredrar att undervisa i biologi och kemi jämförelsevis med fysik. Studien tar också upp att de engelska lärarstudenterna föredrar fysik mer i jämförelse med de finska lärarstudenterna. Vidare nämner dock Johnston och Ahtee (2006, s. 509) också att de finländska lärarstudenterna hade en mer negativ inställning redan när studien startade.
Nilsson (2008, s. 1289) menar också att lärarstudenterna i studien var överens om att kommunikationen var viktig och deltagarna hävdar vikten av olika undervisningsmetoder och olika sätt att förklara ett begrepp eller fenomen på. Detta för att kunna vägleda eleverna till en bättre förståelse av fenomenet eller begreppet som det undervisas om. Ju fler sätt en lärare kan förklara ett fenomen eller ett begrepp på, desto mer ökar elevernas förståelse. Ahtee och Johnston (2006, s. 507–508) menar dock att både finska och engelska lärarstudenter inte är så positivt inställda till att undervisa i fysik, i jämförelse med övriga NO-ämnen men också i jämförelse med matematik och modersmål (finska och engelska). Lärarstudenterna blev sedan tillfrågade vad de ansåg att deras största svårigheter var med att undervisa i ämnet fysik. 60% av de finska lärarstudenterna och 25% av de engelska lärarstudenterna svarade att de inte hade tillräckligt med ämneskunskaper. Många lärarstudenter uttryckte att de inte ens kunde baskunskaperna i ämnet. Vidare skriver Johnston och Ahtee (2006, s. 508–509) att lärarstudenterna även fick svara på en andra fråga, som handlade om vad de ansåg att de behövde för stöd inom fysik av utbildningen. Även här fick resultatet liknande svar som vid första frågan, där 60% av de finska lärarstudenterna och 20% av de engelska lärarstudenterna vill ha mer utbildning inom ämneskunskaperna i fysik. Johnston och Ahtee (2006, s. 508–509) skriver också att lärarstudenterna i studien nämner att de behövde repetition och att de behövde
få hjälp med var de kan utöka sina kunskaper och djupare förståelse kring det som var grundläggande begrepp och fenomen i fysiken.
Nilsson (2008, s. 1290) skriver i sin studie hur lärarstudenterna betonat vikten av ämnesdidaktiska kunskaper för att kunna hantera och känna trygghet i fysikundervisningen. Lärarstudenterna uppmärksammade att de under utbildningen fått stöta på olika vetenskapliga begrepp, lagar och formler men att det nödvändigtvis inte behövde betyda att de lärt sig och förstått innehållet eller att lärarstudenterna upplevde meningsskapande när de själva lärde sig fysik. Lärarstudenterna nämnde också vid intervjuerna att de behövde läsa gamla gymnasieböcker för att utveckla en egen förståelse kring de begrepp och fenomen som de sedan ska undervisa om. Det var viktigt för lärarstudenterna att veta vilka ord som användes i böckerna för att förklara något på en lägre nivå. Lärarstudenterna i studien menar att bra ämneskunskaper leder till en bra undervisning och är avgörande för hur framgångsrik undervisningen blir (Nilsson, 2008, s. 1291). Även Johnston och Ahtee (2016, s. 509–511) tycker att lärarutbildningen kan göra förbättringar eftersom deras studie visar en koppling mellan lärarstudenternas attityder och deras eget förtroende till undervisning i fysik, det vill säga vilken tillit som lärarstudenterna har till sin egen undervisning. Johnston och Ahtee (2016, s. 509–511) menar att lärarutbildningen inom fysik behöver se till att lärarstudenterna förstår de svåra begreppen på ett meningsfullt och tillgängligt sätt men att det då krävs goda ämneskunskaper hos lärarstudenterna. Johnston och Ahtee (2016, s. 509–511) skriver att fysikfenomen inte är enkla att förklara eftersom fenomen inom fysik ofta är på en abstrakt nivå och involverar många faktorer. Dålig ämneskunskap i fysik skapar också hinder i lärarstudenternas fokus för hur elever tänker och utvecklas.
Johnston och Ahtee (2006, s. 507–508) skriver utifrån det praktiska fysikexperimentet att lärarstudenterna i många fall hade svårigheter att förstå de faktorer som var inblandade i resultatet av aktiviteten. Resultatet visar att de finska lärarstudenterna kunde ge bättre förklaringar till vad som ska hända, men att både de finska och engelska lärarstudenternas förståelse kring fenomenet var mer eller mindre samma. Lärarstudenterna i Nilssons (2008, s. 1290–1291) studie menar att de finns ett gap mellan ämnesdidaktiska kunskaper i fysik de fått i sin utbildning och den fysik de lär ut i skolan. Bra ämnesdidaktiska kunskaper leder vidare till ett förtroende och en trygghet att undervisa fysik i skolan. Lärarstudenterna berättar hur de kunde känna frustration och obehag när de inte kunde svara på elevernas frågor som de kunde ställa.
Strategier lärare kan använda för att väcka intresse och främja
meningsskapande i ämnet fysik
I en enkätundersökning med 1288 elever samt två fokusgrupper med syfte att besvara frågan om hur fysik kan vara mer attraktivt för elever ser Owen, Dickson, Stanisstreet och Boyes (2008, s. 118–120) att 88% av eleverna anser att de lär sig mest när de får göra saker på lektionerna. 87% av de som svarade på enkäten ansåg att experiment inom fysik var roligt och intressant. Även pussel, spel och quiz uppskattades av en majoritet av eleverna (84%). Via insamling av inlärningsdagböcker av 12 lärarstudenter med inriktning mot grundskola undersöks hur fysik, hantverk och drama undervisas tillsammans och Kallunki, Karppinen och Komulainen (2016, s. 39-44) skriver att vissa lärarstudenter i studien till en början hade ett lågt förtroende för konceptet. Efter genomförandet av spelet “energy game”, ett spel skapat av lärarstudenterna i form av ett brädspel, var dock alla lärarstudenter i studien överens om att deras attityd gentemot brädspel, drama och fysik ihop var positiv. Detta speglade även grundskoleelevers attityd i studien till brädspelet de spelat. Det framgår dock inte huruvida
grundskoleeleverna i denna studie var positiva eller negativa till konceptet från början. Brädspelet spelades i fem lag med elever. Innan spelet började, gav en av lärarstudenterna en kort presentation om energi och dess olika former. Den första presentationen om energi i början visades på helskärm (projektor), så att eleverna kunde använda det som en informationskälla under spelets gång. Till en början, så drog eleverna ett uppgiftskort och fortsatte längst vägen till uppgiftspoängen, där en grupp av lärarstudenterna styrde upp uppgifter. Vid varje uppgiftspoäng, fick eleverna dra lotter för att ta reda på vilken uppgift vardera grupp skulle utföra. Uppgifterna handlade om olika aspekter av begreppet energi, där fysik, drama och hantverk sammansvetsades i experimentella och praktiska aktiviteter. När en uppgift utfördes, fick varje grupp en specifik poängsumma i form av små marmorstenar som skulle tas till poänginsamlaren där det senare lades in i vardera grupps mätglas, som fylldes med färgat vatten. Därefter lottades lotter ut ännu en gång för att ta reda på var varje grupp skulle gå härnäst. Spelet tog totalt två lektioner att utföra och poängräkningen genomfördes för varje enskild grupp i slutet.
Vidare skriver Owen, Dickson, Stanisstreet och Boyes (2008, s. 118–120) att grupparbeten är uppskattat, då 79% av eleverna i deras studie var positiva till detta arbetssätt. Detta stöds av Morales (2015, s. 40–43) studie, baserad på intervjuer med 128 studenter i klass 7–9 i Filippinerna, där grupparbete framträdde som en av de mest givande arbetsformerna. I kontrast finns även resultat i Owen, Dickson, Stanisstreet och Boyes (2008, s. 118–120) studie som visar att elever inte uppskattar att lyssna på förklaringar eller katederundervisning. Enbart 23% av de tillfrågade eleverna ansåg detta arbetssätt som meningsskapande eller intressant. Ungefär lika meningsskapande tyckte eleverna det var att lösa fysikaliska problem med hjälp av matematik med ett resultat på 25% positivitet till detta arbetssätt. Det är dock viktigt att poängtera att i en kvalitativ samt kvantitativ analys av 219 elevers dagböcker/journalposter skrivna under ett år ser Hadzigeorgiou och Schulz (2017, s. 5) att elever inte nödvändigtvis vill studera eller fortsätta studera fysik bara för att eleven finner det intressant. I dessa fall handlar det om att eleven kan vara nöjd med att nå upp till de kursmål eller krav läroplanen i respektive land ställer. När det kommer till det som elever finner mindre roligt skriver Owen, Dickson, Stanisstreet och Boyes (2008, s. 126) att de klassrumsaktiviteter inom fysik som eleverna i studien inte finner roliga men framträdande och användbara, kan leda till en generell negativ syn på fysik men att eleverna ändå kan känna att det är användbart och viktigt att göra.
Owen, Dickson, Stanisstreet och Boyes (2008, s. 118–120) skriver att det ibland finns skillnader i resultaten beroende på kön, vilket kan vara viktigt för hur lärare planerar och genomför sin undervisning. Exempelvis föredrog 91% av pojkarna att göra experiment medan enbart 83% av flickorna ansåg det samma. Flickorna (56%) värderade dock rollspel högre än pojkarna (44%). Det blir därför nödvändigt för lärare att även ta hänsyn till genus om undervisningen skall vara meningsskapande för alla elever. Nilsson (2008, s. 1291–1292) skriver i sin studie att genus även spelar roll för gruppdynamiken. Lärarstudenterna i studien la märke till att flickorna och pojkarna inte hade samma beteende i klassen. När de satt tillsammans i klassrummet pratade inte flickorna lika mycket, och de ställde heller inte lika många frågor som de gjorde när de var i grupp utan pojkarna. Flickorna bad heller inte om hjälp och var oftast tysta när pojkarna var i klassrummet. En av lärarstudenterna i studien förklarade flickorna som mer kreativa än pojkarna.
Nilsson (2008, s. 1288) skriver att lärarstudenterna betonade vikten av tre olika kunskapsbaser, PK (pedagogical knowledge), SMK (subject matter knowledge) och CK (contextual knowledge). Dessa tre olika kunskapsbaser är nödvändiga förkunskaper för att kunna utveckla PCK (ämnesdidaktik), där ämneskunskaper och pedagogiska kunskaper samspelar med varandra. Vidare skriver Nilsson (2008, s. 1289) att deltagarna även betonade vikten av att vara
flexibel och rättvis när elever ställer frågor. Lärarstudenterna menar att en lärare inte ska vara för snabb med att svara på elevers frågor utan låta eleverna komma fram till svaret på egen hand. Det var viktigt för lärarstudenterna att eleverna själva fick träna på att svara på frågor men även att skriva hypoteser och diskutera detaljer kring sina resultat.
Vidare skriver Nilsson (2008, s. 1289) att lärarstudenterna i projekten insåg att det inte var bra att planera alltför många aktiviteter under en lektion för att bibehålla elevers uppmärksamhet. Istället för att ha en massa aktiviteter utlagt över en lektion kan man planera det över två lektioner som ger tid och utrymme till att eleverna istället hinner göra klart uppgifterna. Dock är det, enligt deltagarna, viktigt att tänka på hur lärare ger elever instruktioner, eftersom instruktioner som är otillräckliga kan påverka elevers tålamod och koncentration negativt. Timostsuk (2016, s. 93) hävdar också att bättre ämnesdidaktiska kunskaper kan hjälpa lärarstudenterna att undvika stress och förbli mer positiva. Det bildas ett sammanhang på ett annorlunda sätt och detta kan även ses som en god strategi lärare skulle ha mycket nytta av för att nå framgång i fysikundervisningen, men även i NO överlag. Vidare skriver Nilsson (2008, s. 1292) att lärarstudenterna i studien betonade vikten av klassrumsklimatet som en bidragande faktor för det meningsfulla lärandet. Gruppdynamik, det vill säga hur elever beter sig i grupp, spelar även roll eftersom alla elever är olika. En lärare väl medveten om sina elevers förmågor, intressen, problem och behov, har mer förståelse för de faktorer som påverkar klassrumsklimatet. Morales (2015, s. 40–43) skriver också att eleverna i studien bland annat lärde sig bäst genom att arbeta i grupper där eleverna tog mer initiativ och läraren kunde fokusera på eleverna som grupp. Grupparbete och gruppdynamik kan som resultaten visar göra skillnader i elevers lärande i klassrummen.
Vidare betonar Johnston och Ahtee (2016, s. 511) att lärarutbildningen behöver lägga mer fokus på abstrakta begrepp inom den naturorienterande kursen. Lärandets kvalitet är det som väger tyngst, och kvaliteten får framtida lärare genom att skapa positiva attityder samt genom att fokusera på ämnesdidaktiska kunskaper. Utifrån intervjuer med 35 gymnasielärare och 18 fysiklärare om betydelsen av analogier (en form av jämförelse mellan abstrakta begrepp och mer konkreta företeelser) och metodiken för deras fysikundervisning skriver även Jonane (2015, s. 70) att senare fysikundervisning bör fokusera på elevernas färdigheter i ämnet, istället för att de ska memorera fakta. Owen, Dickson, Stanisstreet och Boyes (2008, s. 120) skriver i sin studie utifrån enkätsvaren att de tre vanligaste förekommande klassrumsaktiviteterna dock är att lyssna på förklaringar, skriva ner anteckningar och att arbeta med arbetsblad.
Utifrån enkäter och fokusintervjuer med totalt 1587 elever i åldrarna 12–15 och 1652 elever i åldrarna 15–18 från 48 klasser i 24 gymnasieskolor om en undersökning kring “flipped classroom” skriver Wang, Min Jou, Yaozhong Lv och Huang (2018, s. 47) om syftet med “flipped classroom”. De menar att metoden är till för att förändra undervisningen och inlärningsprocesserna där målsättningen är att genomföra grundläggande förändringar av lärarstudenters roller, relationer och funktioner. “Flipped classroom” är tänkt att vara en brygga för elever där de kan binda samman den verkliga fysiska världen med sina mentala modell. Eleverna kan exempelvis få läsa om ett fysikaliskt begrepp hemma innan undervisningstillfället, för att sedan under lektionen fördjupa sig, få reda på sådant som var oklart och få feedback på det de läst. Med det menas att elever kan relatera sin mentala bild av det fysikaliska begreppet, med den bild av hur det faktiskt ser ut. Jämfört med det Johnston och Ahtee (2016, s. 511) skriver om fokus på abstrakta begrepp vill alltså Wang, Min Jou, Yaozhong Lv och Huang (2018, s. 47) även koppla samman den verkliga fysiska världen till det abstrakta i fysiken, det som finns mentalt. Resultatet visade att de digitala verktyg som användes pedagogiskt spelade en aktiv och viktig roll för elevernas kognitiva strukturer. Vidare lyfter Jonane (2015, s. 62–65) att majoriteten av deltagarna i hennes studie ibland använde sig
av analogier i sin fysikundervisning, och att drygt hälften av deltagarna använde det medvetet mer än spontant. Analogier kan vara ett bra sätt att förklara ett fysikaliskt begrepp på och av alla lärare som deltog kunde 85% av dessa benämna minst ett exempel på en analogi, varav 27% kunde benämna två eller fler exempel. 70% av de exemplen som angavs kunde hittas i läroböcker för fysik. Deltagarna (63%) i studien är överens om att analogier kan hjälpa elever att föreställa sig och förstå objekt och processer genom olika jämförelser. Exempelvis kan det vara enklare att få en bild av hur en atom fungerar med dess elektroner som kretsar kring atomkärnan, om läraren visar hur planeterna kretsar kring solen. På så sätt får eleverna en bild av något som inte alltid är fysiskt möjligt att visa i klassrummet. Lärarna i studien använde oftast analogier när de mest komplexa och viktiga begreppen skulle förklaras. När analogier används effektivt, engageras elevers intresse och deras abstrakta idéer klargörs. Dock noterar Jonane (2015, s. 62–65) att analogier inte alltid ger en positiv effekt. Flera lärare i studien framförde att deras elever blir vilseledda eller missförstår begreppet när de använde analogier. Johnston och Ahtee (2016, s. 511) menar också att lärarstudenterna förbereds bäst för att kunna planera och utföra olika instruktionsstrategier i undervisningen där eleverna kan skapa förståelse kring fysikaliska begrepp och fenomen genom att fördjupa deras begreppsförståelse och ämnesdidaktiska kunskaper. Vad som gjort lärandet till en mer positiv upplevelse i studien, enligt Timostsuk (2016, s. 90), är erfarenheter från vardagen som elever kan koppla lärandet till och relevansen av lärandets innehåll, det vill säga att eleverna ser en nytta i det de lär sig. Utifrån ett av åtta delprojekt med fallstudier, intervjuer och gruppdiskussioner som sträcker sig över 5 år om förståelse i undervisning med både elever och lärare, menar Geelan, Louden, Wallace och Wildy (2004, s. 459–460) att det inte finns färdiga recept för en undervisning som skapar förståelse för elever. De menar att det exempelvis inte går att tänka att en lärarcentrerad, välstrukturerad och/eller provbaserad undervisning är ett svar till hur undervisningen ska se ut. Istället menas att olika sammanhang kräver olika tillvägagångssätt för lärare. Detta är även Nilsson (2008, s. 1291) inne på med ämnesdidaktiska kunskaper, där vikten av att som lärare ha kunskap om elevers förmågor, lärandestrategier och deras attityder kring NO belyses.
Sammanfattning av resultat
Resultaten visar att vissa lärare behöver få stöttning i hur de tänker om NO för att kunna förstå vad som är relevant i undervisningen. Bland lärarstudenterna i Timostsuks (2016, s. 89) studie är ångest en känsla som delas av många elever, samtidigt som Nilsson (2008, s. 1289) skriver att lärarstudenterna i hennes projekt ofta kände sig för knutna till det fysikinnehåll som behövde täckas in. Fitzgerald och Smith (2016, s. 75) menar dock att andra tankesätt om NO kan göra det möjligt för lärare att avstå från sina personliga känslor, och bygga på de pedagogiska styrkorna läraren har. Timostsuk (2016, s. 93) skriver att bättre ämnesdidaktiska kunskaper kan hjälpa lärarstudenterna att undvika stress och förbli mer positiva. Med ämnesdidaktiska kunskaper menar även Nilsson (2008, s. 1290) att lärare kan göra fysikundervisningen mer meningsskapande för eleverna samt att själv som lärare känna trygghet i sin undervisning. Det finns olika strategier att ta hjälp av för att göra undervisningen mer meningsskapande för eleverna. Analogier kan enligt Johnston och Ahtee (2016, s. 511) vara en effektiv strategi för lärare att använda sig av för att göra fysikaliska fenomen mindre abstrakta. Även Nilsson (2008, s. 1289) menar att kommunikation och olika sätt att förklara ett begrepp på är viktigt. Att göra något tolkningsbart är en förutsättning för att meningsskapande skall kunna ske. Flipped classroom är ytterligare en strategi som Wang, Min Jou, Yaozhong Lv och Huang (2018, s. 47) menar går ut på att lärarna förtydligar abstrakta fenomen med hjälp av digitaliserade genomgångar. Fler strategier litteraturstudien tar upp är bland annat att inte planera för många aktiviteter under en och samma lektion, som Nilsson (2008, s. 1289) menar påverkar elevers
uppmärksamhet. Timostsuk (2016, s. 90) skriver även att det är viktigt som lärare att tänka på vilken strategi som används när instruktioner ska ges ut till elever. Om instruktionerna inte är tillräckliga, menar Nilsson (2008, s. 1289) att elever påverkas negativt genom att de tappar koncentration och tålamodet.
Owen, Dickson, Stanisstreet och Boyes (2008, s. 118–120) presenterar resultat som visar att eleverna anser att de lär sig mest när de får göra saker på lektionerna. Exempelvis ansåg 87% av eleverna att experiment var roligt och intressant medan enbart 23% av eleverna uppskattade katederundervisning i de olika studierna. Grupparbete anses mer givande av eleverna i jämförelse mot katederundervisning då grupparbete är något som får elever att bli aktiva under lektionerna. Vidare kan grupparbete som arbetsmetod enligt Morales (2015, s. 40–43) studie påverka klassrumsklimatet i en positiv riktning. Hadzigeorgiou och Schulz (2017, s. 5) skriver dock att elever inte behöver vilja fortsätta studera fysik för att de tycker det är intressant och Nilsson (2008, s. 1291–1292) menar att det finns könsskillnader i de olika attityderna till fysikundervisningen beroende på vilken undervisningsmetod som användes.
Kallunki, Karppinen och Komulainen (2016, s. 39–44) skriver att det också visade sig att fysik, hantverk och drama som undervisas tillsammans hade en positiv effekt på elevernas meningsskapande. Genom spelet energy-game fick eleverna dessutom chansen att arbeta i grupp samt använda sig av “flipped-classroom”-metoden, då eleverna fick reda på hur energi fungerar genom en digitaliserad genomgång innan spelet började, och som eleverna hade som stöd under spelets gång. Detta kombinerades med att eleverna fick göra något aktivt, vilket flera studier visade vara det som eleverna uppskattade mest som undervisningsmetod.
Diskussion
Metoddiskussion
Granskning av studien visar att det finns en del styrkor och svagheter att lyfta fram från metoddelen. Metoddelen hade tre olika söksträngar för att ringa in frågeställningarna och syftet. Detta hade varit svårt med enbart en söksträng, då frågeställningarna hade två olika inriktningar: attityder och strategier. Med andra ord hade det kanske varit bättre att formulera två frågeställningar som relaterade till varandra mer. Söksträngarna gav inte heller alltid så många resultat, vilket var problematiskt till en början. Det blev dock bättre efterhand då söksträngarna utvecklades. Mycket av den forskning som fanns tillgänglig var dessvärre inriktad mot högre åldrar och när en söksträng innehöll “physics” fanns nästintill inget att tillgå om grundskolans tidigare år. Anledningen till detta kan bero på att forskning inom fysik mot lägre åldrar inte är lika vanligt, samt att ämnet fysik ofta är integrerat med övriga NO ämnena. Därför forskas det antagligen mer inom NO som helhet. Detta gjorde att en söksträng fick använda sig av “science” istället, där det fanns fler resultat bland yngre åldrar. Anledningen till detta kan vara att “science” betyder naturvetenskap, vilket är en mer allmän formulering kopplat till skolan. Många gånger pratar elever och lärare i lägre årskurser om att undervisa i NO, och inte i “fysik”. För litteraturstudiens trovärdighet kan detta anses vara något av en svaghet, då biologi, kemi och fysik kan ses som olika ämnen. Det är dock även en styrka, då NO är ett ämne som går utmärkt att jobba ämnesövergripande med. En stor anledning till varför det krävdes flera olika söksträngar och för att litteraturstudien skulle kunna genomföras beror alltså på lite forskning i fältet riktad mot yngre åldrar.
Genom att inte begränsa sökningarna från början gick det att navigera fram till den forskning som var mest aktuell. Vidare valdes några av artiklarna bort på grund av hur urvalet
begränsades. Risken finns dock alltid att urvalet begränsas på så sätt att någon vetenskaplig artikel med relevans försvinner. Exempelvis förkastades vetenskapliga artiklar före år 2000 utan att läsa abstract med mera. Förvisso var argumentet för detta att skolan ständigt utvecklas, och med nästan 20 år sedan från år 2000 har mycket förändrats i undervisningen, exempelvis genom införandet av nya kursplaner. Detta betyder dock inte att strategier behöver vara dåliga bara för att de uppkom för 20 år sedan. Angående elev- och lärarattityder drogs gränsen vid något högre åldrar, medan strategier fokuserade på gymnasiet som högst. Samma problematik finns dock även här, då en strategi riktat mot högre åldrar inte behöver vara sämre när den används mot lägre åldrar.
Då en av frågeställningarna handlar om elevers attityder till fysik, kan det vid en första anblick ses som anmärkningsvärt att söksträngarna inte innehåller ordet “attitude*”. Genom sökningarna upptäcktes dock att ordet “meaningful” gav ett tydligare resultat angående elevers attityder till fysik. “Meaningful*” var därför ett ord som var med i alla tre söksträngar som användes. Det kan dock ses som en svaghet att inte ordet “attitude*” användes i en separat söksträng för att även få ta del av de vetenskapliga artiklar som fanns att tillgå via det ordet. Hade detta genomförts hade kanske resultatavsnittet gällande attityder fått en större trovärdighet och en bredare empiri. “Student” och “pupil” var också centrala för sökningarna. Detta sorterade bort den delen av de vetenskapliga artiklar som inte riktade sig mot skola på något sätt och även dessa ord användes i alla tre söksträngarna. “Physics education” och “teaching physics” var två ord som laborerades med för att hitta en riktning in mot specifikt fysik. Det gav dock väldigt många irrelevanta resultat. Därav användes ordet “Science education” i en av söksträngarna vilket gav fler relevanta resultat om strategier och attityder. Anledningen till detta tror vi beror på att “science education” täcker upp alla NO-ämnena medan “physics education” endast täcker upp en del av NO-ämnena (fysik). Problematiken med detta är att det är svårare att koppla de vetenskapliga artiklarna direkt mot fysikämnet, utan att blanda in biologi och kemi. Det kan också bli en lägre trovärdighet i hur viss forskning framställs i litteraturstudien, om enbart fysikämnet fokuseras ur sin helhet exempelvis genom att resultatet om biologi och kemi inte tagits hänsyn till i vissa vetenskapliga artiklar. “Teaching activities” och “teaching methods” var två ord som även de hade inriktning mot olika strategier, vilket också gav oss tydliga träffar på olika strategier.
Majoriteten av de artiklar som valdes ut genomfördes i Europa. Det fanns dock även källor från Taiwan, Filippinerna och Australien. Läroplanen i andra länder, även inom Europa, kan dock påverka elevers attityder till fysikundervisningen. Fysikundervisningen kan dessutom se annorlunda ut i andra delar av världen jämfört med i Sverige, vilket också kan påverka elevers attityder. Detta är en konsekvens som kanske hade blivit bättre om forskning hade gått att hitta via SwePub. Detta var dock svårt, då sökningar via SwePub inte gav det resultat vi sökte efter hos de vetenskapliga artiklarna. Vi tror att det kan bero på att det inte finns tillräckligt med svensk forskning i fysik vilket även var en av de kvalitetsmässigt svaga punkterna i vår litteraturstudie. Fysik valdes på grund av att det upplevdes som det svåraste NO-ämnet, men det fanns inte lika mycket forskning inom fysik som i NO överlag vilket hade kunnat resultera i en förändring av ämnesinriktning sett till bredden på frågan. Det hade gått att skriva om attityder gentemot NO och om olika strategier också. Samma problematik med för få sökträffar hade nog inte uppstått på samma sätt som det gjordes vid litteraturstudien.
Vissa källor har använt sig av diskussioner/intervjuer där en grupp diskuterar något specifikt medan andra har använt sig av enkätundersökning där svaren är korta och inte utvecklade för att dra slutsatser med samma djup. Detta behöver inte vara en brist i källorna som sådana. Dock kan det vara en brist om källorna används på ett felaktigt sätt. De källor som finns i bakgrunden är dock samstämmiga med de källor som använts i resultatdelen. Källorna som använts har
samtliga varit peer-reviewed. På grund av att källorna var peer-reviewed, det vill säga granskade av minst två experter, blev resultatet i litteraturstudien mer trovärdigt. Därav fanns det tillräckligt med forskning för att kunna dra slutsatser för de frågeställningar som ställdes utan irrelevant forskning som underlag.
Resultatdiskussion
Lärare och lärarstudenters attityder till fysikundervisning
Skolinspektionen (2010, s. 16–17) skriver att enformiga och “undervisande” lektioner överlag upplevs både som negativa av både lärare och elever, och att de dessutom hämmar elevernas vilja att fortsätta studera NO. Vidare skriver Fitzgerald och Smith (2016, s. 74) att det är viktigt att lärare får stöttning i hur de tänker om NO. Detta för att lärarna i studien skall förstå vad som är relevant i en NO-undervisning för elever i grundskolan. De tankar detta väcker är att lärares attityd till att fysikundervisning behöver vara “undervisande” skulle kunna förändras genom stöttning. Denna attitydfråga skulle kunna vara första steget för lärare att skapa positiva tankar om NO.
Vidare skriver Skolinspektionen (2010, s. 22–24) att lärarna i studien inte vet var eleverna befinner sig kunskapsmässigt. Nilsson (2008, s. 1290) skriver dessutom att lärarstudenterna i studien inte nödvändigtvis anser sig förstått innehållet i fysik. Detta kan återigen kopplas till det Fitzgerald och Smith (2016, s. 74) menar med att stötta lärare kring hur de tänkte om NO-undervisning. Det kan påverka hur de ser på den kunskapen lärare förmedlar till elever. Med andra ord är lärarens attityd till NO-ämnet högst relevant för att kunna sätta sig in var eleven befinner sig kunskapsmässigt och kunna fortsätta arbeta och utveckla kunskapen hos eleven. Timostsuk (2016, s. 89) beskriver dock att 11 av 25 lärarstudenter kände ångest över att behöva undervisa i NO vilket skulle missgynna undervisningen. Dock skriver Fitzgerald och Smith (2016, s. 75) att andra tankesätt om NO kan göra det möjligt för grundskolelärare att avstå från sina personliga känslor, och bygga på de pedagogiska styrkorna läraren har. Återigen är alltså stöttning till förändrade attityder högst relevant för att undervisningen inte skall bli lidande. Persson och Wickman (2015, s. 152–153) skriver om hur läraren Anna belyser att syftet med hennes lektioner är att skapa en förståelse. Attityden som förmedlas är att memorerande är något lärare måste komma bort från i sin undervisning till eleven. Detta är något Skolinspektionen (2010, s. 16–17) på sätt och vis belyser i bakgrunden, då det går att läsa om att undervisningen i fysik upplevs som för “undervisande”. Enligt Owen, Dickson, Stanisstreet och Boyes (2008, s. 120) studie är de tre vanligaste förekommande klassrumsaktiviteterna att lyssna på förklaringar, skriva ner anteckningar och att arbeta med arbetsblad som läraren tagit fram. Konsekvensen av detta är att fysik och NO ibland kan upplevas som abstrakt av lärare och oftast blir enklare att förklara via katederundervisning (Johnston & Ahtee 2016, s. 509–511). En anledning till detta kan vara att lärarens ämneskunskaper brister och en oro växer fram för att undervisa inom fysik. Det är även ett effektivt sätt, på gott och ont, för lärare att hålla sig inom ramen för den kunskap läraren besitter. Det som är positivt med katederundervisningen är med andra ord att läraren undervisar om den kunskap som läraren besitter, vilket gör att undervisningen blir mer trovärdig. Det negativa är dock att det är en undervisningsform elever inte uppskattar i så hög grad.
Strategier lärare kan använda för att väcka intresse och främja meningsskapande
i fysikundervisning
Utifrån bakgrunden går det läsa att elever som Skolinspektionen (2010, s. 16–17) frågat upplever undervisning som enformig och tråkig. Dock skriver Owen, Dickson, Stanisstreet och Boyes (2008, s. 118–120) att fysikundervisningen upplevs olika beroende på vilken form av undervisning det är som genomförs. Exempelvis upplever eleverna katederundervisning mindre positivt än grupparbete. Detta betyder att fysikundervisningen inte nödvändigtvis behöver upplevas som tråkig, om undervisningen är utformad på ett sätt som uppskattas av eleverna. Bakgrunden tar även upp hur Lgr11 (2017) nämner att fysikundervisningen skall ge elever en livslång lust att lära inom ämnet. Hadzigeorgiou och Schulz (2017, s. 5) skriver dock att elever inte nödvändigtvis vill studera eller fortsätta studera fysik bara för att eleven finner det intressant. Med andra ord är det en viss skillnad i att finna något intressant och skapa en livslång lust att lära inom ämnet fysik. Detta gör att det blir problematiskt att uppnå Skolverkets (2017) syfte gällande fysik, då intresse inte är tillräckligt för att motivera eleverna till en livslång lust att lära. Det blir därför nödvändigt att överväga Owen, Dickson, Stanisstreet och Boyes (2008, s. 126) resultat om att klassrumsaktiviteter inom fysik som elever finner användbart kan få elever att anse det viktigt, även om det upplevs mindre roligt. Attityden att fysik skall vara roligt för eleverna är alltså inte det viktigaste, utan det måste också upplevas som viktigt och meningsskapande. Detta kan dock vara en av anledningarna till varför exempelvis grupparbete upplevs mer positivt av elever än katederundervisning, då eleverna skapar något tillsammans och kan visa engagemang. Under denna process utbytes även kunskap, vilket kan leda till att elever får större kunskap om de fenomen de samtidigt arbetar med. Samma sak går att relatera till experiment. När elever får se användningsområdet av fysikaliska fenomen anser eleverna fysikundervisningen vara mer positiv och användbar. Detta då det finns en mening med att förstå kunskapen och kunskapen av fenomenet går att tolka och relatera till verkligheten. Dock är det viktigt att experimenten utförs med systematik, där elever får träna i att skriva labbrapporter och dokumentera det som händer i experimentet (Skolinspektionen, 2010, s. 14). Skolinspektionen (2010, s. 116) förklarar i bakgrunden att mycket även beror på att fysik ses som ett statiskt ämne. Dock kan lärare påverka detta genom olika strategier. Ett viktigt redskap som lärare kan bära med sig in i fysikundervisningen (men även i NO-undervisning överlag) enligt oss är goda kunskaper inom ämnesdidaktik. I Nilssons (2008, s. 1288–1291) studie poängteras vikten av dessa kunskaper som växelverkar med varandra. Dock är det inte enkelt att arbeta med något abstrakt. Johnston och Ahtee (2016, s. 509–511) skriver i bakgrunden att fenomen inom fysiken inte är enkla att förklara eftersom de är väldigt abstrakta och involverar många faktorer. Johnston och Ahtee (2016, s. 509–511) menar även att bland annat dåliga ämnesdidaktiska kunskaper inom fysik skapar hinder för att kunna fokusera på elevers tänkande och processkunskaper. Slutsatsen av detta blir därför att goda baskunskaper gör att läraren är trygg med sig själv och sina kunskaper i undervisningen. Det kan ge fokus på det som är viktigt, det vill säga elevernas individanpassning. PCK bygger på pedagogiska kunskaper och ämneskunskaper, men är en separat lärarkunskap, som lärare behöver utveckla och det kan resultera i en förbättrad undervisning då eleverna kan sättas i fokus. Detta då läraren inte behöver koncentrera sig på andra moment, exempelvis leta reda på fakta inför undervisningen, och kan istället planera utifrån de olika kunskapsnivåer eleverna besitter inom fysik och genomföra fysikundervisningen på ett sätt som uppskattas av eleverna. Annars blir de då vanligt, som tidigare skrivits, att läraren istället använder sig av katederundervisning. Det är dock viktigt att belysa det som Johnston och Ahtee (2016, s. 509–511) skriver om att fenomen inte alltid är enkla att förklara. Även om lärare har goda ämneskunskaper inom ett fenomen betyder inte detta att det är enkelt att förmedla kunskapen vidare till eleverna.
