Laborativ undervisningsform i naturvetenskap: ett arbete om hur man kan utveckla ett vetenskapligt förhållningssätt och ett varaktigt lärande

E X A M E N S A R B E T E

Laborativ undervisningsform i naturvetenskap

Ett arbete om hur man kan utveckla ett vetenskapligt förhållningssätt och ett varaktigt lärande

Fredrik Elemalm

Luleå tekniska universitet Pedagogutbildningarna

Grundskollärarprogrammet 4-9 matematik-naturvetenskap Institutionen för Utbildningsvetenskap

2004:35 PED - ISSN: 1402-1595 - ISRN: LTU-PED-EX--04/35--SE

LULEÅ TEKNISKA UNIVERSITET

INSTITUTIONEN FÖR LÄRARUTBILDNINGEN

Laborativ undervisningsform i naturvetenskap

Ett arbete om hur man kan utveckla ett vetenskapligt förhållningssätt och ett varaktigt lärande

Laboratory teaching in science

An essay about how to develope a scientific way of thinking and a durable learning

Författare: Fredrik Elemalm

B-uppsats Handledare: Inga-lill Danielsson

VT 2005 Examinator: Marja-Liisa Lejon

Förord

Jag vill tacka berörd klass inom Luleå kommun för att jag fick nöjet att följa er under min 8 veckor långa praktik och att ni med glädje deltog i min undersökning. Jag vill också passa på att tacka hela arbetslaget och speciellt min handledare på högstadieskolan för bra handledning och ett vänligt bemötande under min praktikperiod. Jag vill även rikta ett tack till alla berörda lärare vid Luleå tekniska universitet.

Luleå den 1 januari 2005

Fredrik Elemalm

Abstrakt

Detta examensarbete som till en början var ett samarbete med en annan student på universitetet syftar till att ge eleverna ett vetenskapligt förhållningssätt till naturvetenskapliga fenomen. För att försöka uppnå detta mål så har jag prövat en slags modell utformad av en lärare på Luleå tekniska universitet. Den utgick från att eleverna använder sig av en dokumentationsstencil av A4-format när de utför praktiska laborationer. Syftet var att ge eleverna utrymme till att dokumentera sina egna tankar och funderingar, samt resultat och slutligen ett korrekt vetenskapligt svar kring fenomenet. När eleverna var klara med sina laborationer var nästa steg i undervisningsmetoden en uppföljning i form av diskussion där eleverna fick fundera på var i deras vardag samma fenomen existerar. Förhoppningen är att detta tillvägagångssätt skall bidra till varaktigt lärande hos eleverna och därigenom en grund till mer vetenskapliga tankegångar hos eleverna. Det kom att visa sig att eleverna anpassade sig väldigt snabbt till att dokumentera enligt modellen, och resultatet i denna rapport visar även på att eleverna har uppskattat det laborativa arbetssättet och experimenten de fått utföra.

Genom att tolka och jämföra mina resultat med de teorier som välkända pedagogiska forskare lagt fram, så är min slutsats att det laborativa arbetssättet tillsammans med dokumentationsstencilen skapar minnesbilder hos eleverna vilket därigenom kan komma att innebära ett mer varaktigt lärande. För att studera elevernas utveckling så använde jag mig av olika observationsmetoder; en enkät som samtliga elever fick besvara, intervju med fem utvalda elever samt dagboksanteckningar från laborationstillfällena.

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

Förord Abstrakt

Innehållsförteckning

1. Bakgrund………. 1

1.1 Inledning………. 1

1.2 Tidigare forskning……….. 2

1.2.1 Jean Piaget……… 2

1.2.2 John Dewey………... 4

1.2.3 Per Dalin……….………... 5

1.2.4 Svein Sjöberg………... 6

1.2.5 Björn Andersson………... 7

1.2.6 LUNA-projektet och Projekt Nordlab-SE ………... 8

1.2.7 TIMSS och PISA ………. 9

1.2.8 Not – Projektet………..10

1.3 Styrdokumenten………….……….10

2. Syfte..………... 12

3. Metod... 12

3.1 Försökspersoner………... 12

3.1.1 Bortfall………. 13

3.2 Genomförande och informationshämtande metod………... 13

3.3 Lektionsplanering………... 14

3.4 Tidsplan……….. 15

4. Resultat……… 15

4.1 Intervju med fem elever före laborationer………... 15

4.2 Intervju med fem elever efter laborationer………. 16

4.3 Elevernas tankesätt……….……… 16

4.4 Observationer från mina laborationerna………. 16

4.5 Enkät……….. 17

4.5.1 Resultat före laborationer……….………… 17

4.5.2 Resultat efter laborationer……… 18

5. Diskussion... 20

5.1 Validitet……….………... 20

5.2 Reliabilitet………..……… 20

5.3 Undervisningsmetoder………... 21

5.4 Resultatdiskussion……….. 21

5.5 Slutsats………... 24

Referenser... 25 Bilagor

1. Dokumentationsstencil 2. Enkätfrågor

3. Hej elever och målsmän!

4. Lektionsplanering och tidsplan 5. Laborationer

6. Intervju med fem elever före laborationer (10/11 -04) 7. Intervju med fem elever efter laborationer (15/11 -04) 8. Elevernas tankesätt

9. Observationer från mina laborationer

10. Liten diskussion om varför vi läser om naturvetenskap i skolan

1. Bakgrund 1.1 Inledning

Jag, en lärarstudent vid Luleå tekniska universitet med inriktning på Ma/NO för årskurs 4-9 är intresserad av de naturvetenskapliga ämnena eftersom dessa ämnen tillsammans ger mig svar och en slags bild av hur saker och ting fungerar. Därför valdes en inriktning på examensarbetet som bidrar till att öka elevernas tycke för dessa ämnen och samtidigt utvecklar deras vetenskapliga tankesätt. En elev med ett vetenskapligt tankesätt har förståelse för naturvetenskapliga fenomen och kan koppla samman vetenskaplig teori med vardagliga fenomen. Undervisnings metoderna är många och passar olika individer olika bra, men målet är detsamma, dvs. att få eleven att öka sin naturvetenskapliga förståelse genom att ersätta de föreställningar vardagstänkandet medför med ett förhållningssätt som innefattar en naturvetenskapligt riktig teori. Naturvetenskapen går ut på att man förstår de olika fenomenen. Vägar till förståelse kan vara att tänka, skapa idéer, att experimentera och diskutera, och ta del av vad andra tänkt en gång tänkt fram och gjort.

Vad är då kunskap för någonting? Skolverkets texter i boken ”Bildning och kunskap”

(1994) beskriver kunskap från tre aspekter: Först nämns den konstruktiva aspekten – Där kunskapen är ”ett sätt att göra världen begriplig” och att kunskap utvecklas i ett ”växelspel mellan vad man vill uppnå, den kunskap man redan har, problem man upplever med utgångspunkt i denna samt de erfarenheter man gör”. Den andra kontextuella aspekten beskriver kunskapen som beroende av sitt sammanhang, vilket utgör den grund mot vilken kunskapen blir begriplig. Den tredje; kunskapens funktionella aspekt behandlar kunskapen som redskap i vardagen. Att inneha kunskap inom ett område innebär att man vet hur ett objekt eller fenomen förhåller sig och fungerar i sin omgivning. Kunskap kan också vara att förstå sammanhang och innebörder, eller att man har kunskapen och vet hur något skall göras och kan utföra det. Kunskaper är redskap för att kunna lösa praktiska och teoretiska problem.

(Skolverket, 1994)

Flera undersökningar visar på att intresset för naturvetenskap har minskat stadigt de senaste åren. Min förhoppning är att kunna införa en modell på ett arbetssätt som skulle kunna förändra denna utveckling. För att öka elevernas intresse för naturvetenskapliga ämnen, vill jag bidra till att förbättra undervisningen och elevernas lärande genom att försöka motivera eleverna med väl genomtänkta och stimulerande laborationer som sedan genom fortsatt arbete och diskussion kan kopplas samman till ett helhetsperspektiv på hur saker och ting fungerar ute i det verkliga livet. Genom att kombinera diskussion med praktiskt arbete, där eleven i egen takt får möjligheten att undersöka, ställa upp och testa modeller, anser jag att man kan uppnå ökad förståelse för sin omgivning. Undervisningen skall inte bara vara intresseväckande utan också aktuellt och intellektuellt utmanande för att undervisningen skall leda till varaktigt lärande hos eleven.

Samhället av idag präglas av överbefolkning, miljöförstöring och utarmning av naturresurser som i sin tur riskerar slå ut hela ekosystem. Naturvetenskapliga kunskaper är inte minst viktiga för att vi skall kunna vidta åtgärder mot de miljöproblem som finns i vår värld. Dessutom har dagens samhälle blivit alltmer högteknologiskt vilket medför att eleverna bör ha baskunskaper av god kvalité för att så småningom genom fortsatta studier kunna ha en möjlighet att behärska den högteknologi som växer fram. Framtiden kommer att ställa krav på fler kunniga naturvetare. Skolans verksamhet syftar bl.a. till att uppfostra och förbereda barnen inför deras kommande yrkesroll i vilken de sedan förhoppningsvis skall göra framtiden ett par steg bättre och känna omsorg om det liv vi har på jorden. De barn som går i dagens skola är också de individer som kommer att utveckla morgondagens teknik och kunskaper för framtiden. För att kunna utveckla och erövra nya områden inom

naturvetenskapen, gäller det att man har kunskap om det som tidigare generationer har kommit fram till. Det gäller för oss lärare att kunna förmedla denna kunskap.

Olika undervisningsmetoder passar olika individer. Om jag tar mig själv som exempel så fungerar jag på följande sätt. Jag anser mig vara dålig på att uppfatta information när en föreläsare står och föreläser och jag tror mig veta vad detta beror på. När jag hör ett stycke som innehåller en viss mängd information som jag tycker är intressant och som jag skall ta lärdom av så stänger jag av öronen och funderar i kring det som just sagts. Människor i min omgivning kanske uppfattar det som att jag ”dagdrömmer”. Men jag behöver denna tid av dagdrömmeri för att skaffa mig en egen bild av informationen. När jag har skaffat mig denna bild och därigenom förstår vad som sagts så börjar jag lyssna på föreläsaren igen. Ofta vill jag också prova praktiskt om det är så som sagts beroende på ämnet eller också kanske jag gör en beräkning på mitt sätt för att testa. Det har då kanske gått någon minut eller två eller ännu mer vilket innebär att jag nu har missat en del av fortsättningen. Detta resulterar i att jag kanske måste fråga någon klasskompis eller skriva av etc. Tanken att försöka att hänga med hela lektionen och prova själv när man kommer hem har naturligtvis slagit mig, men jag har svårt för att låta bli att göra detta direkt. Jag kommer aldrig att ställa det kravet på mina elever att bara lyssna på vad jag säger utan att eleverna får tid till eftertanke och möjligheten att få prova själv. När jag läste på maskinteknik programmet så struntade jag till slut med att gå på föreläsningarna. Det gav mig mer att sitta hemma och arbeta på mitt sätt istället. Mitt sätt att ta lärdom är att själv läsa i egen takt och få testa praktiskt, och göra beräkningar själv.

En sak som jag tycker mig ha märkt är att barn har svårt för att kunna förstå och acceptera när läraren exempelvis säger; så här är det, eller; gör så här så blir det rätt. Det var faktiskt jag själv som sa så under min slutpraktik när jag helt plötsligt inte kunde förklara en uppställning av en ekvation i ämnet matematik. Jag kom helt enkelt till korta i min lärarroll när jag helt plötsligt tappade min förmåga att kunna förklara. Detta gäller naturligtvis även inom andra naturvetenskapliga grenar att man inte kan förvänta sig att elever bara skall acceptera utan att egentligen förstå.

Min uppfattning är att om man skall kunna förklara ett fenomen med ett vetenskapligt förhållningssätt så krävs tidigare erfarenheter och tidigare kunskap kring ämnet. Därmed kommer elevens förmåga att kunna förklara ett naturvetenskapligt fenomen att bli bättre och bättre med åren, desto mer lärda de blir enligt det konstruktivistiska synsättet. Läraren måste i sina undervisningsmetoder, befästa den förmedlade kunskapen hos eleven för att inlärningen skall bli så varaktig som möjligt. Avsikten med detta arbete har varit att försöka öka elevernas motivation och medvetenhet i ämnet naturvetenskap genom ett laborativt arbetssätt samt att införa en så kallad dokumentationsstencil (bilaga 1) som mall för att stimulera eleven till egna tankar och teorier. Stencilen blir elevens dokumentation av laborationen och försäkrar samtidigt läraren om att eleven verkligen tänker till och lära sig ställa upp egna hypoteser innan laborationen görs.

1.2 Tidigare forskning

Inför och under arbetet med detta examensarbete studerade jag de pedagogiska modeller, teorier och resultat som tidigare forskning bidragit med till området berörande utbildning inom naturvetenskapliga ämnen.

1.2.1 Jean Piaget

Jean Piaget (1972) är kanske den som har forskat allra mest i hur barn tänker och hämtar in sin kunskap. Piaget (1896-1980) började publicera sina tankar om barns språk och deras tänkande redan 1926. Hans centrala ståndpunkt är att människan bygger upp sin förståelse av

omvärlden genom att konkret handskas med den och finna ut relationerna mellan företeelser.

För att kunna göra detta måste barnet stå i nära relation till andra och kunna växelspela i ett ömsesidigt förhållande Piaget vill göra om skolan så att den frigör istället för att hämma barns tänkande. Barnens lärare, föräldrar och andra vuxna måste kunna sätta sig in i och förstå hur barn tänker och vad de inte förstår.

Lärare måste utbildas i dynamisk psykologi och strukturellt tänkande och all undervisning måste vara gränsöverskridande, tvärvetenskaplig och studera relationer mellan ting och fenomen. (Piaget, s.7)

Piaget skriver att en av de frågor som bekymrar undervisningsplanerna är att det är för få studerande som väljer naturvetenskapliga ämnen, jämfört med den mängd som väljer humaniora. Han beskriver detta som ett nyckelproblem och något som modern undervisning måste finna en lösning på. Piaget vill se många fler kunniga specialister inom varierande områden inom naturvetenskapen. Trots att studenter är välinformerade om hur få karriärvägar de humanistiska utbildningslinjerna leder till i jämförelse med dem som en naturvetenskaplig utbildning erbjuder så inverkar detta mycket litet på vad skolelever väljer för inriktning.

Piaget skriver att det verkar som om man för att få en utbildning som motsvarar samhällets behov måste fullständigt revidera metoderna och andan inom hela utbildningssystemet istället för att som nu fortsätta att nöja sig med att vädja till sunda förnuftet. Denna omorganisation leder till att man ifrågasätter undervisningsmetoderna inom varje gren av naturvetenskapen.

Piaget lade efter detaljerade undersökningar fram en hypotes som innebär att elevers fallenhet för matematik eller fysik framför allt består i elevens förmåga att kunna anpassa sig till den sorts undervisning man ger dem. Han menade att det är själva lektionerna som eleverna inte förstår och inte ämnet i sig. Piagets metod innebär att varje ny sanning som ska läras in återupptäcks av eleven istället för att bara förmedlas till eleven. Detta innebär inte att lärarens roll skall reduceras till noll utan läraren ska inspirera och organisera motexempel. Det Piaget önskar är att lärare ska sluta vara föreläsare och istället stimulera elevernas eget utforskande och inte bara överräcka redan färdiga lösningar på problemen. Han påstår att de traditionella skolorna begår ett stort misstag när de inte låtit eleverna göra experiment.

Piaget skriver också att man som lärare måste lämna utrymme för den spontana utforskning eleverna gör, medan de handskas med hjälpmedel som är avsedda att bevisa hypoteser som de själva kan ha ställt upp för att förklara olika fenomen. Ett experiment ger inte en verklig erfarenhet, om man inte får göra det med full frihet och ta egna initiativ. För att få förståelse för vissa fenomen måste barnet först passera genom ett visst antal stadier som är karakteriserade av idéer och föreställningar som barnet senare finner vara felaktiga men som det tycks vara nödvändigt att de tar sig igenom för att på det sättet komma fram till de slutgiltigt korrekta lösningarna.

I en annan bok med Piaget (1976) så står det att lärare på traditionella skolor tror sig åstadkomma en tillräcklig experimentell bildning genom att lära eleven resultaten från tidigare gjorda experiment och genom att låta läraren demonstrera olika experiment. Som jämförelse nämner han liknelsen att man skulle kunna lära sig simma genom att stå på land och betrakta badande som simmar omkring. Piaget menar att barnet spontant mellan 11-12 års ålder får de ”intellektuella instrument” som är nödvändiga för experimentering. Dessa s.k.

instrument är av två slag och benämns som; tankens instrument i form av en kombinatorik och av propositionella operationer samt urskiljandet av faktorer med hjälp av förut uppställda hypoteser där man låter varje faktor variera experimentellt under det att man håller de andra faktorerna konstanta.

1.2.2 John Dewey

Dewey levde mellan åren 1859 och 1952 och har betytt mycket för pedagogiken, framförallt i sitt hemland USA. Han skrev oavbrutet en rad av böcker och artiklar under hela sin livstid beträffande filosofiska, pedagogiska och socialpsykologiska frågor. Dewey lade aldrig fram några konkreta lösningsförslag på undervisningsproblem, och detta är kanske den främsta orsaken till att hans vida perspektiv fortfarande äger aktualitet inom pedagogiken. Dewey betonade vikten av att ge utrymme åt den enskilda elevens fria utveckling som uppstår genom ett samspel med omvärlden. Individen lär sig sociala regler och lär sig förstå sammanhang osv. Uttrycket learning by doing återspeglar en syn på människan som ”aktiv gentemot sin omvärld, där utveckling är en arbetsuppgift för människan” I elevens utbildning måste då möjligheter ges till att aktivt pröva och experimentera. Dewey förespråkar en utbildning där individens intresse och aktivitet är själva utgångspunkten för ett målinriktat arbete där lärarnas uppgift är att aktivt stimulera, bredda och fördjupa elevens kunskaper och utveckling.

Han betonade också nödvändigheten att ”överge ett förlegat ämnesindelat lärostoff” till förmån för ett arbete med de praktiska problem som eleverna kommer att möta i samhället.

Pedagogikens uppgift är att reproducera ett socialt system, att ge det uppväxande släktet tillgång till samhällets grundläggande värderingar, till den kunskap som finns och till ett språk. Detta tillägnande är en aktiv process som individen är engagerad i, ett arbete som individen utför, där kunskapen växer genom att individen aktivt manipulerar, experimenterar med och observerar sin omgivning. Detta organiska samspel mellan utbildning, erfarenhet och omgivning ger också kunskap, en kunskap som i sin tur är en förutsättning för att individen aktivt skall kunna påverka det samhällssystem han lever i. (Dewey. s. 18)

I Sverige, som var det första landet utanför USA där Deweys texter översattes och publicerades kom hans idéer att leda till en ny metodik. Gottfried Sjöholm, en inflytelserik lärare sammanfattade det nya undervisningsmetodiska programmet år 1919 i några korta satser:

• Att lära genom att göra

• Handens arbete

• Den andliga brottningen med problemen

• Skolan ett laboratorium, inte ett auditorium.

Dewey anser att orsaken till en stor del av slöseri med tid och krafter i skolarbetet beror på att man har försummat principen att muskelutveckling hos barn föregår sinnesutvecklingen.

Barnen tvingas in i en passiv och receptiv roll. Barnen tillåts inte att följa ”lagen i sin egen natur” och resultatet blir konflikter och slöseri med tid och kraft. Barnet tillvaratar enligt Dewey bäst den undervisning där han/hon själv bildar sig en uppfattning om begreppen. Han menar att den egna föreställningen är det bästa hjälpmedlet i undervisningen, och att elever skall tränas i att skapa sig föreställningar. Intressen är tecken på växande förmåga och läraren skall uppmärksamma och hålla ett öga på vad som intresserar eleverna. Enligt Deweys teorier så tycker barn om att göra saker och se vad som händer, vilket kan utnyttjas och föras in på vägar där det leder till ett resultat av värde. Han beskriver också fyra instinkter hos barn som har med barnets aktiva utveckling att göra: 1) Intresset för att samtala och kommunicera, 2) att undersöka och förstå saker och ting, 3) att tillverka och konstruera, 4) att uttrycka sig konstnärligt.

Dewey återkommer ofta till hur viktigt det är att anpassa undervisningen till den enskilda elevens förutsättningar. Elevens utveckling i naturvetenskapliga ämnen kommer till stånd genom att man vidhåller olika synpunkter och hypoteser och arbetar med olika teorier.

Deweys s.k. problemmetod innebär att eleverna ska utföra en undersökning, där tänkandets fem faser ingår:

1. Förslag där eleven tänker ut olika lösningar.

2. Problem där den svårighet och förvirring som man känt, formas till ett problem 3. Hypoteser där man prövar olika lösningar på problemet.

4. Resonemang

5. Prövning av hypotesen genom faktiska eller imaginära handlingar

Istället för att utgå från lärarens presentation och åskådliggörande av ämnet så är det eleven själv som genomför en undersökning i Deweys problemmetod.

1.2.3 Per Dalin

Dalin (1994) påpekar att skolor idag innehåller elever som inte är som elever var förr. I barnens förberedande inför framtiden ingår i allt större utsträckning andra faktorer än de som vuxna har tänkt sig. Hela utbildningssystemet måste förändras, och om vi nu skall ändra hela detta komplexa system så måste vi vara säkra på att det vi gör är relevant i morgondagens värld. Livssituationen för ungdomar befinner sig i en mycket snabb utveckling. Vissa elever går utanför det ”normala” skolsystemet och behöver särskilt stöd. Många unga går arbetslösa när de lämnat skolan och allt fler elever kommer från familjer som utsatts för stora påfrestningar.

Dalin hävdar också att det ”sociala kapitalet” dvs. ungdomarnas beredskap att tillägna sig kunskap i skolan, är reducerat. Skolan har fått starka konkurrenter om ungdomens uppmärksamhet i form av media, Internet, datateknologi och ungdomssamhället i sig självt med sina normer, ideal och förväntningar på hur man skall vara. För ett allt större antal ungdomar är det vi kan erbjuda i skolan inte tillräckligt. Ungdomarna hämtar idag tack vare ett ökat medieutbud sina förebilder från media, musik och idrotten. Media och konsumentindustri skräddarsyr sina produkter till olika åldersgrupper vilket innebär att vuxna och barn får allt mindre gemensamt. De vuxna som finns i barnens omgivning som föräldrar etc. betyder allt mindre. Dalin hävdar att vi idag inte skall prata om någon skolkris i OECD- länderna, utan en samhällskris. Vårat samhälle har krav på ökad levnadsstandard och yrkesambitioner där båda föräldrarna finns ute i arbetslivet. Det blir mindre kontakt mellan barn och vuxna. Detta ger i sin tur utrymme för ett ungdomssamhälle. Samhället menar Dalin är starkt påverkat av ett ”media och popkultursamhälle” där allt skall vara snabbt, enkelt och framförallt roligt. Den enskildes självkänsla blir starkt påverkad i detta gruppsamhälle.

Inställningen till inlärning är att den framför allt skall vara spännande, rolig och helst enkelt.

De unga har också blivit en maktfaktor i samhället eftersom de flesta av dem har resurser att konsumera för.

Dalin beskriver att det aldrig har varit så stor skillnad i uppväxtvillkoren mellan ungdomarna i rika och fattiga länder. Kyrkan har också mist sin ställning i samhället som förmedlare av normer. Bland de unga märks det här problemet tydligt. Det finns inga tydliga moraliska regler utan man måste själv utveckla sina egna normer. Medierna har blivit de som sätter normerna. Man kan säga att massmediekulturen socialiserar våra barn. Medierna har blivit de som förmedlar ”kunskap” i samhället. Medan hemmet och kyrkan får mindre betydelse i samhället så ökar arbetsplatsens betydelse. Det blir svårare att få ett arbete och de som finns kräver högre kompetens. Därför skriver Dalin att rådet till ungdomar idag är att skaffa sig en bra grundutbildning inom ett område som intresserar, och var beredd på förändring. Dalin har även gjort ett urval som har utvecklingen av skolan för framtidssamhället som kriterium. Han pratar om tio olika revolutioner eller områden där

snabb övergång håller på att ske vilket skolan måste ha i åtanke när man förändrar den. Dalin menar att vi för att få fram en bra skola måste veta vilket slags samhälle vi vill att skolan skall bidra till att utveckla.

1.2.4 Svein Sjöberg

Sjöberg (2000) beskriver två olika kulturer där naturvetenskap utgör den ena ytterligheten och kultur och bildning den andra. Till och med i lärarrummet kan språkvetare, samhällsvetare, humanister och bildlärare utan blygsel demonstrera sin bristande kännedom om de naturvetenskapliga ämnenas begrepp. Riktigt kultiverade lärare kan också skryta med sin hjälplöshet inför teknisk utrustning och den naturvetenskapliga och tekniska analfabetismen blir nästan till ett adelsmärke på genuin bildning. Ofta rör det ämnesinnehåll som samma skola har som obligatoriskt, och man kan ju tänka sig vad som händer när skolans lärare öppet eller ännu värre dolt, implicit och förtäckt förmedlar sitt förakt, sina fördomar och sin okunskap i ett annat skolämne till eleverna menar Sjöberg. Det finns reella skäl till människors skepsis skriver Sjöberg vidare. Att de känner en viss rädsla och att de under åren förändrat sin attityd till vetenskap och teknologi är inte konstigt när man ser på historien.

Tjernobyl, napalmbombning i Vietnam, skadeverkningar från t.ex. asbest, neurosedyntragedin, genmanipulation av djur och matvaror, sur nederbörd mm. Om skolans naturvetenskapliga ämnen bara negligerar eller bagatelliserar dessa utmaningar kommer man knappast att fånga elevernas intresse för ämnena.

Sjöberg belyser också att nordiska elever inte väljer att fördjupa sig inom de naturvetenskapliga ämnena, men säger också att det är ett faktum att samhället mer och mer präglas av vetenskap och teknologi. Trots att eleverna inte väljer att fördjupa sig i dessa ämnen är elever i våra nordiska länder bland de snabbaste i världen att börja använda sig av ny teknologi. Detta tycker inte Sjöberg tyder på fientlighet eller skepsis inför ny teknologi, tvärtom. Han skriver att det är svårt att få bra betyg i skolans naturvetenskapliga ämnen – mycket svårare än i en rad andra ämnen. Elever kan jobba mycket mer med t.ex. fysik än med andra ämnen men ändå få lägre betyg. Många elever drar sig därför för att välja matematik och naturvetenskapliga ämnen som fördjupning i gymnasiet, menar Sjöberg. I Norge har man sedan 1997 infört extrapoäng för sådan fördjupning för att komma till rätta med något av denna orättfärdighet. ”Naturvetenskapliga ämnen är onaturliga” i den mening att både vetenskapens tankebyggen och dess metoder är främmande för människor i allmänhet.

Naturvetenskapen kan också i viss mån vara svårtillgänglig menar Sjöberg då det kräver en inte obetydlig intellektuell insats att begripa naturvetenskapens lagar och teorier. Han skriver också att det är vanligt att det finns en motsättning mellan intellekt och känslor, mellan kunskap och omsorg. Kanske naturvetenskap och teknologi identifieras så starkt med det intellektuella att det uppfattas som oförenligt med känslor och omsorg. I så fall kan det vara så att unga som identifierar sig med värme, medmänsklighet och omsorg kan känna att naturvetenskapen inte är något för dem. Så varför ska alla lära sig naturvetenskapliga ämnen?

Den frågan ställer sig Sjöberg och på den frågan har han hittat fyra argument.

Ekonomiargumentet: naturvetenskapliga ämnen som lönsam förberedelse för yrke och utbildning i ett högteknologiskt och vetenskapligt samhälle. Nyttoargumentet:

naturvetenskapliga ämnen för att praktiskt klara av att bemästra vardagslivet i ett modernt samhälle. Demokratiargumentet: naturvetenskaplig kunskap är viktig för initierad åsiktsbildning och ansvarsfullt deltagande i demokratin. Kulturargumentet: naturvetenskapen är en viktig del av människans kultur.

Sjöberg anser själv att demokratiargumentet är det som är mest hållbart. Om man ska kunna påverka en situation, är det naturligtvis helt nödvändigt att man förstår den och att man är kapabel att skilja mellan bra och dåliga argument. Några andra argument som inte nämnts

bland de fyra redan nämnda, men som för många är helt centrala punkter är att främja kärleken till naturen, respekt för den och vilja värna om natur och miljö. Dessa sist nämnda argument är kanske speciellt viktiga i vår kultur tror Sjöberg.

1.2.5 Björn Andersson

Andersson (2001) påstår att ett huvudsyfte med skolans undervisning idag är att hjälpa eleven att orientera sig i den komplexa omvärlden som vi lever i och de trender som råder. Skolan skall undervisa om de trender som råder, vad de betyder, hur de hänger ihop och hur de bedöms av olika intressenter. Dessa områden engagerar och oroar alla och skall vara en självklar del i skolans undervisning. Idag är skolämnena i fysik, kemi, och biologi till stor del utvecklade för att beskriva och förstå andra fenomen och skeenden än de som kan vara aktuella för eleverna. Forskningen om hur elever tänker har hittills inte föregåtts av analyser av vilket innehåll som är särskilt viktiga i skolans undervisning. Han visar också på hur elever tänker när det gäller naturvetenskap och hur man skall anpassa undervisningen efter var eleverna befinner sig med sin kunskap. Det är lärare och elever som tillsammans enligt ett socialkonstruktivistiskt synsätt tillsammans arbetar för att uppnå kursplanernas mål. Med ett socialkonstruktivistiskt synsätt menas att människan på ett aktivt sätt konstruerar sitt lärande från tidigare erfarenheter och att lärande sker i samkommunikation med andra. Det konstruktivistiska synsättet som innebär att kunskap bygger på tidigare kunskap innebär att det är viktigt att eleverna lär rätt saker i rätt ordning. Lärarens ansvar är att ge eleverna möjligheten att ta steget från vardagligt tänkande till naturvetenskapligt tänkande och sedan kunna vidareutveckla denna. Enligt Andersson och det socialkonstruktivistiska synsättet så krävs att läraren förutom att ha goda ämneskunskaper också har insikter i hur elever tänker och lär i olika sammanhang.

Andersson ger även sin syn på varför vi skall bedriva naturvetenskaplig undervisning i skolan, och påpekar att dagens samhälle präglas av högteknologi vilket kräver goda naturvetenskapliga kunskaper. Han påpekar även att pojkar och flickor måste bli mer jämlika inom det naturvetenskapliga och tekniska området. Andersson nämner också att själva naturvetenskapen kan ge eleverna ett annat mer laborativt arbetssätt som underlättar vid problemlösning. Han poängterar att naturvetenskapen är nödvändig för att kunna förstå sig på vardagliga ting och att han vill se en helhet i undervisningen där naturvetenskap, teknik och samhälle integreras i varandra. Eleverna skall även tränas i att använda sina kunskaper i olika situationer och kunna få en chans att själva ställa problem samt besvara dessa. Det finns mängder med detaljerade beskrivningar av hur elever tar lärdom och tänker angående växthuseffekten, jorden som planet i rymden, vattnets fasövergångar, växande växter, m.m.

vilket är nyttigt att ta del av för den undervisande läraren. Andersson ger i sin bok en slags

”teoretisk plattform” som skall förhindra att den forskande läraren villar bort sig i all detaljerad information. Denna plattform betecknas som socialkonstruktivistisk och detta synsätt har växt fram genom två personers forskande. Deras namn är Jean Piaget och Lev Vygotsky.

Anderssons tolkning av Piaget (1896-1980) och hans konstruktivistiska syn på lärande innebär att alla former av mental aktivitet uppfattas som processer vilka skapar våra föreställningar, begrepp, minnen etc. Piagets konstruktivistiska syn innebar att man började titta mer på vilken nivå eleverna befinner sig i sin utveckling. Vilka uppfattningar har elever om vetenskapen av idag? Forskningen satte fart och alla ville veta hur barn uppfattar universum, liv, rörelse, ljus, värme, materia och dess olika former. Elevperspektivet hamnade i fokus och man började prata om vardagsföreställningar och vetenskapliga föreställningar.

Piaget menade att det vetenskapliga tänkandet inte kan uppstå utan att kunna koppla detta till

det vardagliga tänkandet. Det har visat sig att det är de vetenskapliga begreppen som tenderar att glömmas bort av eleverna och de vardagliga föreställningarna kvarstår.

Lev Vygotsky (1896-1934) och hans arbeten som psykolog lyfter fram den sociala biten av tänkandets utveckling enligt Andersson. Piaget koncentrerade sig på och lade fokus på den enskilde individen och dennes inlärning medan Vygotsky tittade på det sociala samspelet med omgivningen och vad detta har för betydelse för tänkandets utveckling. För att elever ska kunna upptäcka och tillägna sig naturvetenskapliga begrepp och teorier måste de vara tillsammans med människor som använder dessa då de berättar, förklarar, diskuterar, löser problem etc. menade han. Andersson påpekar att det gäller för skolan att tillvara möten mellan vardagligt och vetenskapligt tänkande. Ett exempel på detta är när eleverna tas ut i naturen och ställs inför ett träd. De ska då kunna förklara dess tillväxt och kunna översätta teorin bakom fotosyntesen till att praktiskt titta på bladen och förstå dess funktion osv.

Flertalet undersökningar visar på att elever vanligtvis använder vardagstänkande för att förklara evolutionära begrepp. Eleven har någon form av teori angående ett fenomen eller förlopp. När eleven upplever att denna teori är otillräcklig så blir eleven kanske lite missnöjd, vilket kan vara positivt eftersom eleven då också blir intresserad och mottaglig för alternativ.

Det gäller sedan att ge eleven en ny begriplig förklaring till fenomenet och låta eleven känna lust att undersöka det, t.ex. genom att använda den nya teorin till att lösa problem förklarar Andersson. Han poängterar också att det är särskilt viktigt att ta reda på under vilka betingelser lärande sker och när varaktig begreppslig behållning sker. Andersson nämner också Stella Vosniadou och dennes teori, som visar på att det i barnens tänkande finns s.k.

kognitiva restriktioner (restriktioner av uppfattningsförmågan) som efterhand försvinner, vilket i sin tur möjliggör att nya modeller kan skapas.

1.2.6 LUNA-projektet och Projekt Nordlab-SE

Björn Andersson var projektledare för LUNA projektet som under 2001-2003 utvecklat och undersökt nya metoder att bedriva lokal utvärdering av naturvetenskaplig undervisning. Syftet är framför allt att ”utnyttja resultat till att forma undervisningen så att eleverna lär sig bättre och så att deras intresse för området stimuleras”. Kärnverksamheten har varit en fristående kurs på 10 poäng för lärare i skolår 6-9. Den har getts två gånger. Som en del av kursen har olika utvecklingsarbeten och undersökningar genomförts. Andersson angående det socialkonstruktivistiska synsättet:

Lärare och elever har enligt detta synsätt en gemensam uppgift, nämligen att tillsammans arbeta för att uppnå kursplanernas mål. Lärarens ansvar är att skapa möjligheter för eleverna att ta steget från vardaglig till naturvetenskaplig förståelse och vidareutveckla den senare så långt det går. Detta kräver bl. a. goda ämneskunskaper och insikter i hur elever tänker och lär i olika sammanhang.

Elevens ansvar är att vara en aktiv medspelare, genom att arbeta och anstränga sig.

(Andersson, B, LUNA-projektet. s.1)

Nordlab-SE är ett nordiskt samarbetsprojekt och även här är Björn Andersson projektledare.

Projektet går ut på att ge lärare i naturvetenskapliga ämnen redskap att förbättra och förnya sin undervisning. Ämnesdidaktiska forskningsresultat och annat nytänkande är centralt för projektet, liksom ambitionen att verksamheten skall framstå som intressant och användbart för den verksamma läraren i skolan. Nordlab-SE behandlar i form av s.k. workshops, elevers vardagsföreställningar om naturvetenskapliga företeelser. Syftet är att presentera dessa resultat så att läsaren stimuleras att vidareutveckla skolans naturvetenskapliga undervisning.

Nordlabs workshops är inte direkta lektionsförslag, men de innehåller mycket användbart material för den undervisande läraren. Meningen är att läraren skall gå igenom frågeställningarna och bli inspirerad av att använda sig av dessa i sin undervisning.

Problemställningarna är av sådan art att de stimulerar och utmanar eleverna, samtidigt som dessa workshops behandlar väsentligheter i den naturvetenskapliga begreppsbildningen.

Forskningen om hur elever tänker har stimulerat diskussionen om hur undervisningen kan förbättras. Ett uppslag som varit föremål för empiriska undersökningar är att inleda ett avsnitt med att göra eleven medveten om sitt vardagliga sätt att tänka. Nästa steg är att utmana detta tänkande, t.ex. genom att låta eleven erfara att det leder till felaktiga förutsägelser eller till invändningar från kamrater och lärare. Detta kan skapa ett intresse för alternativ, och läraren introducerar då vetenskapliga begrepp och modeller och försöker handleda eleven till insikt om att skolalternativet har klara fördelar. (projekt Nordlab, s. 4)

Syftet är att undervisningen skall göra eleven medveten om att det finns både vardagliga och naturvetenskapliga förklaringar av fenomen. Enligt Nordlabs artikel ”Eleverna och naturvetenskapen – Ett möte med många möjligheter” pekar undersökningar på att det beskrivna sättet att undervisa leder till bättre begreppslig behållning än det traditionella.

Artikeln nämner också smågruppsdiskussioner vid problemlösning som positiva för inlärning, där idéer och argument uppmuntras samtidigt som de kritiskt granskas.

1.2.7 TIMSS och PISA

TIMSS – (The Third International Mathematics and Science Study) är en global undersökning av elevers prestationer i olika ämnen. Här skall också elevers attityder till olika aspekter på undervisningen i naturvetenskap i skolan finnas dokumenterat.

PISA – (Program för internationell utvärdering av elevprestationer) är ett projekt som gör undersökningar i hur utbildningssystemen i olika länder rustar femtonåringar att möta framtiden. Detta projekt är ett samarbete mellan OECD-länders regeringar. PISA mäter kunskaper och färdigheter som anses vara av betydelse i det vuxna livet, t ex förmågan att:

sätta in kunskaper i ett sammanhang, förstå processer tolka och reflektera över information, problemlösning, analysera, resonera och konstruktivt föra fram tankar och idéer, samt förmågan att fortsätta att lära sig under hela livet. PISA vill öka förståelsen för varför ungdomars förmåga skiljer sig åt och vilka konsekvenser det får. PISA undersöker samband i internationella jämförande studier. Länderna kan då upptäcka sina egna systems starka och svaga sidor. Det kan i förlängningen leda till en förbättrad skola.

I både TIMMS och PISA placerar sig svenska elever över medelvärdet i de undersökta grupperna. I TIMMS senaste undersökning från 2003 av åttondeklassares naturvetenskapliga kunskaper ligger Sverige på elfte plats av fyrtiofem medverkande länder där Singapore, Kina, Korea, Hongkong, Japan ligger i topp. Däremot kan man vid en jämförelse med resultaten från år 1995 då Sverige sist var med i TIMMS se att våra svenska elever presterar något sämre 2003 än 1995. I PISA’s undersökning från år 2000 placerar sig Sverige på tionde plats av trettien undersökta länder med Korea, Japan och Finland i topp. Sveriges snitt på 512 poäng är något över OECD-ländernas genomsnitt på 500. Korea och Japan uppnår de högsta resultaten på skalan för naturvetenskapliga kunskaper med sina 552 respektive 550 poäng. Även den senaste undersökningen från PISA (2003) visar på att svenska 15-åringars läsförståelse och kunskaper i matematik, problemlösning och naturvetenskap ligger över genomsnittet för OECD-länderna. Liksom i TIMMS undersökning visar resultaten i matematik och i naturvetenskap på en svag nedgång jämfört med år 2000. Man har även kunnat visa på att skillnader i prestation mellan skolor och mellan enskilda elever har ökat. Tolkning av resultaten har också påvisat att den sociala bakgrunden får en allt större betydelse för elevernas resultat. Några resultatskillnader i naturvetenskapliga ämnen mellan pojkar och flickor i Sverige har man inte kunnat finna till skillnad mot läsförståelsen där flickorna är bättre, samtidigt som pojkarna är något bättre i matematik.

Resultaten tyder på att naturvetenskapen fortfarande har en ganska stark ställning i vårt land.

Vår statsminister Göran Persson har också Jönköpings-posten uttalat sig om ett behov av att förstärka den naturvetenskapliga inriktningen i grundskolans läroplan. Persson menade att det är svårt att diskutera energi- och miljöfrågor om man inte behärskar naturvetenskap. Detta låter lugnande men sett ur andra perspektiv befinner sig naturvetenskapen i skolan snarare i ett krisläge. Attityden till naturvetenskap är hos många elever negativ och antalet sökande till naturvetenskapliga utbildningar vid högskolan minskar. (Skolverket, samt VHS, 1994). Så har till exempel antalet sökande till lärarutbildning med inriktning mot naturvetenskap vid HLK mer än halverats under den senaste femårsperioden.

1.2.8 NOT-projektet

NOT-projektet var ett femårigt projekt och sträckte sig från 1998 till 2003. Det syftade till att ändra attityden hos elever inför ämnen som naturvetenskap och teknik. Det var ett samarbetsprojekt mellan Skolverket och Högskoleverket vars uppdrag från regeringen har gällt kunskapsspridning och attitydpåverkan, strategier för metodutveckling, uppföljning av basåret och uppföljning av teknik- och naturvetenskapscentra. Projektet skulle inte bara försöka öka intresset för naturvetenskapen utan även bidra till en bestående nyfikenhet i de naturvetenskapliga ämnena. Projektet försökte också tillvarata flickors intressen. Olika intressegrupper i både skola, högskola och omgivande samhälle involverades.

1.3 Styrdokumenten

I Lpo94 saknas direkta direktiv för hur den naturvetenskapliga undervisningen skall bedrivas, utan endast mål man skall sträva mot. Följande punkter från styrdokument kan relateras till detta examensarbete och de naturvetenskapliga ämnena:

• Läroplanen, Lpo94:

Skolan skall sträva efter att varje elev:

- utvecklar nyfikenhet och lust att lära, - utvecklar sitt eget sätt att lära, - utvecklar tillit till sin egen förmåga, - lär sig att utforska, lära och arbeta både självständigt och tillsammans med andra, - befäster en vana att självständigt formulera ståndpunktgrundade på såväl kunskaper som förnuftsmässiga och etiska överväganden. (Lpo94, s. 11)

Skolan ansvarar för att varje elev efter genomgången grundskola:

- känner till och förstår grundläggande begrepp och sammanhang inom de naturvetenskapliga, tekniska, samhällsvetenskapliga och humanistiska kunskapsområdena,

- känner till förutsättningarna för en god miljö och förstår grundläggande ekologiska sammanhang.

(Lpo94, s. 12)

• Gemensam kursplan för Naturvetenskapliga ämnen:

Grundskolans gemensamma kursplan säger att skolan skall i sin undervisning i de naturorienterande ämnena sträva efter att eleven:

TBeträffande natur och människa:^T

- tilltror och utvecklar sin förmåga att se mönster och strukturer som gör världen begriplig samt stärker denna förmåga genom muntlig, skriftlig och undersökande verksamhet.

(www3.skolverket.se)

TBeträffande den naturvetenskapliga verksamheten:^T

- utvecklar insikten att naturvetenskap är en specifik mänsklig verksamhet tillhörande vårt kulturarv,

- utvecklar sin förmåga att se hur den mänskliga kulturen påverkar och omformar naturen, - utvecklar förmåga att se samband mellan iakttagelser och teoretiska modeller,

- utvecklar kunskap om hur experiment utformas utifrån teorier och hur detta i sin tur leder till att teorierna förändras. (www3.skolverket.se)

TBeträffande kunskapens användning: ^T

- utvecklar omsorg om naturen och ansvar vid dess nyttjande,

- utvecklar förmåga att använda naturvetenskapliga kunskaper och erfarenheter för att stödja sina ställningstaganden,

- utvecklar ett kritiskt och konstruktivt förhållningssätt till egna och andras resonemang med respekt och lyhördhet för andras ställningstaganden. (www3.skolverket.se)

Mål som eleverna skall ha uppnått i slutet av det nionde skolåret ^Tbeträffande den naturvetenskapliga verksamheten^T:

Eleven skall:

- ha kunskap om det naturvetenskapliga arbetssättet samt kunna redovisa sina iakttagelser, slutsatser och kunskaper i skriftlig och muntlig form

- ha insikt om växelspelet mellan utveckling av begrepp, modeller och teorier å ena sidan och erfarenheter från undersökningar och experiment å den andra

- ha insikt i olika sätt att göra naturen begriplig, som å ena sidan det naturvetenskapliga med dess systematiska observationer, experiment och teorier liksom å andra sidan det sätt som används i konst, skönlitteratur, myter och sagor. (www3.skolverket.se)

• Kursplanen för Kemi:

Skolan skall i sin undervisning i kemi sträva efter att eleven:

- utvecklar kunskap om hur kemiska experiment bygger på begrepp och modeller och hur dessa kan utvecklas genom experimenterande. (www3.skolverket.se)

Mål som eleverna skall ha uppnått i slutet av det nionde skolåret:

- kunna genomföra mätningar, observationer och experiment samt ha insikt i hur de kan utformas.

(www3.skolverket.se)

Skolverkets kommentarer till kursplaner och betygskriterier för de naturorienterade ämnena:

I kursplanens inledning framhålls att världen eller naturen är begriplig. Detta ska tolkas så att naturen är begriplig för alla och inte bara för personer med expertkunskap. Grundtanken är här att ansträngningen att förstå något underlättas om eleven har tilltro till sin förmåga att förstå. Att förstå något är ofta förknippat med lustupplevelse och en sådan kan utgöra ett starkt motivationsskapande inslag i studierna. En strävan att göra naturen begriplig för alla kan understödjas genom att eleven får möjlighet till delaktighet i frågeställningar och i arbetsmetoder. Denna delaktighet kommer till uttryck i det att eleven ofta ställer frågor med hänvisning till kunskapens tillämpning eller i samband med upplevelsen av ett problem som pockar på sin lösning. (Skolverket, s. 34)

Läroplanen och kursplanen pekar alltså på att elever skall ha erfarenheter från egna undersökningar och experiment för att göra naturen begriplig och kunna se samband mellan praktiska iakttagelser och teoretiska modeller. Skollagen betonar också att elevernas

harmoniska utveckling skall främjas, dvs. att elevernas olika anlag – intellektuella, praktiska, fysiska och konstnärliga – skall utvecklas allsidigt. Skolverket har på regeringsuppdrag publicerat bakgrunds- och motivtexter till vår läroplan genom sin utgåva av ”Bildning och kunskap”. Där står att läsa:

I skolan skall det finnas en balans mellan praktiska och teoretiska kunskapsformer. Genom reflektion över praktiska erfarenheter och praktisk erfarenhet av teoretiskt arbete utvecklas förmågan till tänkande och praktisk erfarenhet av teoretiskt arbete utvecklas förmågan till tänkande och reflektion och läggs en första grund till ett vetenskapligt förhållningssätt. (Skolverket, s. 43)

2 Syfte

Syftet med utvecklingsarbetet är att ge eleverna ett vetenskapligt förhållningssätt till naturvetenskapliga fenomen, med hjälp av en laborativ undervisningsmetod och en speciellt anpassad dokumentationsstencil där eleverna får skriva ner sina hypoteser, och tankar kring fenomenen.

3 Metod

Hur skall eleverna kunna få så stor behållning som möjligt av den naturvetenskapliga undervisningen i dagens skola? Genom att använda vetenskapliga metoder, ställa hypoteser och sedan testa dessa i experiment, har människan lärt sig mycket om omvärlden och hur den fungerar. Det är i grunden just denna metod som jag kommer att presentera för eleverna.

Metoden utgår ifrån att använda det egna tänkandet i större utsträckning än vid traditionell undervisning eftersom eleverna innan de får börja sina laborationer måste ställa upp en hypotes och sedan experimentellt få prova sig fram.

För att få eleverna att verkligen stanna upp och ta sig tid till att fundera på vad som kan tänkas hända i experimentet så utgick jag från det dokumentationsblad som en lärare på universitetet utformat (bilaga 1). Detta sätt att dokumentera en laboration har vi studenter på Luleå tekniska universitet själva arbetat med som en pedagogisk metod att introducera för elever i främst kemi- och fysikämnena. Dokumentationsbladet är av A4-format och uppdelat i 4 stycken rutor som bildar två rader och två kolumner. I den första rutan (högst upp till vänster), vi kallar den A står laborationsinstruktioner och i ruta B (högst upp till höger) skall eleven fylla i vad denne tror skall hända, dvs. de ställer upp den s.k. hypotesen. När eleven har gjort detta är det fritt fram att börja med experimentet. I ruta nummer tre som vi kallar ruta C (längst ner till vänster) skall eleven sedan beskriva genom att skriva och/eller rita vad som hände.

När eleverna har gjort samtliga laborationer och fyllt i dokumentationsbladet så när som på ruta D (varför hände det?), så följer läraren upp med en diskussion. I denna resonerar elever och lärare tillsammans fram det vetenskapligt korrekta svaret som sedan fylls i den fjärde rutan i dokumentationsbladet. Som avslutande moment följer en ny diskussion där eleverna ges chansen att fundera på var i deras vardag som laborationsfenomenen kan tänkas existera. Detta för att deras nytillkomna lärdom skall förbli varaktig.

3.1 Försökspersoner

Klassen är en årskurs 7 i Luleå och laborationerna ägde rum den 11/12 och den 13/12 -04. I klassen gick arton stycken elever. Intervjuerna med de utvalda eleverna ägde rum den 10/11

och 15/11 -04. De utvalda eleverna som jag intervjuade muntligt valdes ut av mig och min handledare som också var ordinarie lärare i klassen. Dessa valdes ut med hänsyn på pratvillighet och samarbetsvilja. Jag valde ut fem ordinarie elever och tre i reserv om någon skulle vara frånvarande. Alla fem ordinarie elever var dock närvarande vid samtliga tillfällen.

Enkäten fick samtliga närvarande elever i klassen svara på. Enkätfrågorna finns i bilaga 2.

Intervjuer och enkäter delades ut både före och efter mina laborationer för att på så sätt kunna mäta en eventuell förändring. I själva undervisningsmetoden ingick även ett diskussionsmoment i helklass där ordet var ”fritt” och där jag som lärare fungerade som vägledare. Urvalet av försökspersoner till resultatavsnittet 4.3 elevernas tankesätt, består i att jag gav eleverna 2 alternativ. Antingen får ni behålla erat dokumentationsblad eller också samlar jag in dom och använder dom i mitt examensarbete. Sex stycken elever lämnade in sina samtliga dokumentationsblad vilka redovisas i: 4.3 Elevernas tankesätt.

3.1.1 Bortfall

Kravet vid en vetenskaplig undersökning är enligt Steinar Kvale (1997) att samma personer är med ”hela vägen”. I den muntliga intervjun med fem utvalda elever var samtliga med hela tiden och dessa kommer att utgöra grundstommen i mitt resultat. Vid enkätundersökningen var bortfallet av försökspersoner fyra stycken.

3.2 Genomförande och informationshämtande metod

Undersökningen ägde rum under min praktikperiod dvs. under oktober och november månad 2004. Jag började med att göra en förfrågan som jag gav till eleverna att vidarebefordra till deras respektive målsmän om huruvida eleverna vill och har tillåtelse att medverka i min undersökning (Bilaga 3). Beräknad tidsåtgång för intervjuer med fem stycken elever var ett 40 minuters pass som då utfördes två gånger; intervju före laborationerna samt intervju efter laborationerna. Med enkäten lät jag eleverna få ta den tid de behövde på sig för att besvara frågorna vilket även det utfördes två gånger; enkät före och enkät efter laborationer. Detta tog uppskattningsvis ca tjugo minuter per tillfälle. Förberedelse av laborationer, dvs. kontroll av kemikalier, material samt duka i ordning laborationerna till eleverna tog uppskattningsvis ca 40 minuter och gjordes dagen före. Mina observationer av elevernas arbete och deras tankegångar vid mina experiment bokfördes efter lektionernas slut. Eleverna fick två 40 minuters pass till deras förfogande att göra experimenten. Eleverna skulle göra fem laborationer på ett dubbelpass samt ha tid kvar till efterföljande diskussion och genomgång av experimenten. Inför varje experiment fick varje elev ta sig tid till att fylla i sin egen teori om vad de tror skall hända i dokumentationsbladet. Och efter varje experiment fyllde de i vad som hände och hur de uppfattade experimentet.

Att mäta elevers uppfattning om naturvetenskap och elevers vetenskapliga tankesätt ställer stora krav på utformning och metod för forskningen. Informationshämtande metoder i denna studie är:

• Enkät före och efter till samtliga elever för mätning av intresse och tycke om arbetssättet.

• Muntlig intervju med fem utvalda elever både före och efter laborationer.

• Egna dagboksanteckningar över observationer vid varje laborationstillfälle och efterföljande diskussion för en mer övergripande bild.

• Tolkning av elevernas dokumentationsblad.

Orsaken till att jag valde relativt många informationshämtande metoder, var att jag ville ha ett så rikt förråd av information som möjligt till min studie. Resultatet från enkäterna kommer att

presenteras trots att detta resultat ur vetenskaplig forskningssynpunkt borde förkastas på grund av bortfallet av försökspersoner. (Kvale, 1997)

Vid de muntliga intervjuerna användes huvudsakligen s.k. inledande, sonderande och direkta frågor. Däremot användes inga uppföljningsfrågor eftersom min önskan var att undersökningspersonerna skulle lämna svar på samma fråga. Intervjuerna som gjordes i ett avskilt rum inleddes med en orientering för den utvalde eleven om intervjuns syfte.

Intervjuerna registrerades av mig direkt genom ordagranna anteckningar. Eleverna hade ingen tidspress på sig vare sig under den muntliga intervjun eller vid enkäten.

Fördelen med muntliga intervjuer är enligt Kvale att vi här har en möjlighet att lyssna på respondenten och därmed kan intervjuaren utforma följdfrågor allteftersom intervjun fortskrider vilket innebär en djupare förståelse. Dessutom kan man få bekräftat att frågan uppfattats korrekt om man ber respondenten upprepa svar etc. Vid en personlig intervju ges också möjligheten till att använda alla sinnen vid tolkandet av intervjupersonen. Denna metod är däremot väldigt tidskrävande vilket inte en enkätundersökning är vid en inbördes jämförelse. Kvale påpekar att fördelen med enkäter är att denna metod inte är tidsödande när man vill ha svar från en större mängd personer. Nackdelen kan vara att frågorna domineras av vår förförståelse och att respondenten därför kanske inte får möjlighet att berätta om det som denne anser vara av vikt. Det kan föreligga en risk att jag som upphovsman till enkäten påverkar, genom urval och utformning av frågor, på bekostnad av respondentens personliga uppfattning. En annan nackdel är att unga personer kan uppfatta det som jobbigt att behöva skriva ner sina svar vilket kan medföra väldigt kortfattade svar jämfört med en muntlig intervju. Jag poängterade att jag ville ha seriösa svar och att de fick ta god tid på sig att besvara frågorna både vid den muntliga intervjun och med enkäten.

Vad gäller mina observationer från laborationer och diskussioner, så kom dessa att dokumenteras i dagbok efter lektionernas slut. Kvale beskriver de begränsningar som är förbundna med att lita på sitt minne vid intervjuanalys med att forskaren snabbt glömmer bort detaljer och att minnet är selektivt. Fördelarna är att minnet omfattar visuell information och den sociala atmosfären och den personliga interaktionen, vilka i stor utsträckning går förlorad vid en bandinspelning och direkt citering av intervju. För att kunna dra en slutsats utav mina resultat så kommer jag att göra jämförelser utifrån elevernas svar på intervjuer och dokumentationsblad och försöka göra tolkningar av mina observationer. ”Syftet med den kvalitativa forskningsintervjun är att beskriva och tolka de teman som förekommer i intervjupersonens livsvärld” (Kvale, sid. 170)

3.3 Lektionsplanering

Dagen var kommen då eleverna skulle arbeta självständigt med experiment under min ledning. Det kan nämnas att jag hade några laborationsförberedande pass med eleverna innan laborationerna tog vid. För en del av eleverna var det första gången och därför kändes det extra viktigt att vara väl förberedd och ha meningsfulla och inspirerande laborationer för att eleverna därmed skulle få en positiv bild av att arbeta laborativt med naturvetenskap. Jag avsatte två dubbelpass totalt åttio minuter till samtliga laborationer och inledningen bestod i en genomgång av regler som gäller i kemisalar och handhavande vid laborationer. Se bilaga 4

”lektionsplanering och tidsplan”. Sedan inledde jag varje laborationstillfälle med att först visa två stycken lite mer avancerade experiment för att få till stånd lite ”show” över tillställningen, och samtidigt visa på några fenomen som kan uppstå. Totalt fyra stycken och dessa var:

1. ”Alkalimetallen Natrium tillsatt vatten”

2. ”Brinnande sedeln”

3. ”Svavelsyra + socker”

4. ”Sprut-kokaren”

(Dessa laborationer finns beskrivna i bilaga 7: observationer från mina laborationer)

Efter dessa demonstrationslaborationer så var det dags för eleverna att börja med sitt experimenterande. Jag hade gjort fem stycken stationer med ett experiment på varje station.

där Eleverna i sina respektive grupper roterade Eleverna fick börja med att inför varje försök med att läsa instruktionerna och försöka lista ut vad som skulle kunna tänkas ske och skriva/rita ner sina tankar i dokumentationsbladet. När de gjort det så var det bara att börja experimentera. Laborationer och instruktioner finns i bilaga 5.

Eleverna i klassen som ingår i min studie hade tidigare blivit indelade i fyra stycken grupper med 4-5 elever i varje grupp. Denna indelning gällde i samtliga ämnen och var något man kommit överens om i arbetslaget. Orsaken till indelningen var att eleverna skall lära känna varandra bättre och lära sig att arbeta tillsammans oavsett vilka som ingår i gruppen. En annan orsak var att det uppstått små grupperingar i klassen vilka man ville försöka radera ut för att få eleverna att lära känna varandra bättre. Att arbeta i de av arbetslaget förutbestämda grupperna var inte populärt bland eleverna. Deras önskan var att få laborera med sina

”favorit” klasskompisar. Men naturligtvis skall grupperingar i klasser raderas ut. Grupperna fick sedan rotera ganska fritt mellan stationerna. Efter att samtliga elevgrupper gjort sina laborationer diskuterade vi oss tillsammans fram till en vetenskapligt korrekt förklaring.

3.4 Tidsplan

Detta examensarbete påbörjades under vårterminen 2004 då bakgrund, syfte och metod skrevs. Arbetet har ändrat form under arbetets gång speciellt efter att jag och min tidigare kompanjon valt att ”splittra” på oss och skriva var sitt examensarbete. Arbetet har färdigställts under vårterminen 2005.

4 Resultat

Syftet med utvecklingsarbetet var alltså att försöka ge eleverna ett vetenskapligt förhållningssätt till fenomen som eleverna stöter på i deras vardag med hjälp av en laborativ undervisningsmetod och en dokumentationsstencil där eleverna får skriva ner sina tankar och hypoteser, kring de naturvetenskapliga fenomenen. Nedan följer mitt resultat från de olika undersökningsmetoderna.

4.1 Intervju med fem elever före laborationer

Intervjun gjord den 10/11 -04 (bilaga 6) handlade om intresset hos eleverna för de

naturvetenskapliga ämnena, hur svårt eleverna uppfattar ämnena kemi och fysik och varför de tycker som de gör.

Två stycken av eleverna har en negativ uppfattning av kemiämnet där de nämner att de tycker ämnet är tråkigt för att det är för teoretiskt, medan de andra tre har en mer positiv syn på ämnet och tycker det är kul med kemi även utan praktiskt arbete. Någon tillägger dock att ”- det beror på vad det är” vilket nämns med avseende på vilket område som behandlas och om dom får möjlighet att laborera. Eleverna gör ingen större skillnad mellan ämnena fysik och kemi utan påpekar att deras önskan är att i ”No” ha mer laborationer än de har haft tidigare.

Några utav eleverna har aldrig haft några laborationer tidigare men vet på något sätt ändå vad det innebär och är väldigt nyfikna på detta sätt att arbeta. Min tolkning av detta intervjuresultat är att eleverna inte uppfattar de naturvetenskapliga ämnena som svårare än de

andra ämnena de har i skolan. Det övervägande svaret är: ”- ibland är det svårt”. Detta svarar tre elever. En elev beskriver de naturvetenskapliga ämnena som svåra samtidigt som en annan elev tycker att ämnena är lätta. Eleven som tyckte att det var svårt nämner atombegreppet som svårt att förstå, och att det kan vara krångliga ord som också kan vara svåra att förstå.

4.2 Intervju med fem elever efter laborationer

I Intervjun från den 15/11 -04 (bilaga 7) ställs frågor angående elevernas engagemang och tycke för laborationerna, samt hur eleverna uppfattade den s.k. dokumentationsstencilen (bilaga 1), och om de upplevt någon skillnad i detta sätt att dokumentera jämfört med tidigare

erfarenheter av att dokumentera laborationer.

Elevernas beskrivning av det egna engagemanget visar på att eleverna har tyckt att det var jätteroligt med laborationer och de beskriver därför engagemanget som stort. Eleverna verkar också ha tagit till sig sättet att dokumentera med hjälp av dokumentationsbladet, eftersom samtliga tillfrågade elever har en positiv inställning till denna. Eleverna har aldrig tidigare fått ställa upp en hypotes och fått tid till att tänka till själva före om vad de tror skall hända. En elev beskriver också ordagrant hur hon fick ”tänka mer” tack vare denna dokumentationsmetod. Jag har inte kunnat mäta någon skillnad i inlärning hos eleverna vid lektion där jag genomfört själva laborationerna och lektionstillfällena där eleverna själva har experimenterat och dokumenterat enligt dokumentationsmallen.

4.3 Elevernas tankesätt

Detta resultat kommer endast att behandla elevernas tankesätt utifrån Ruta B på dokumentationsbladet där eleverna har fört in vad de tror skall hända. Av de laborationer de gjorde har jag valt ut fyra stycken som jag kommer att redovisa här.

Elevernas svar på vad de tror kommer att hända är kortfattade men visar överlag på förståelse över vad som kommer att ske. Eleverna gör gissningar över vad de tror skall hända.

Men eftersom gissningar naturligt måste föregås av funderingar så är detta inte något negativt.

I två av de fyra laborationerna så överensstämmer deras svar helt i en inbördes jämförelse.

Vid de andra två laborationerna så skiljer sig deras tankesätt åt en del men svaren är för kortfattade för att kunna dra någon riktig slutsats. Elevsvaren (bilaga 8) från experimentet

”Varm-luft/Kall-luft” skiljer sig åt på så sätt att två elever tror att flaskan med ”varm” luft sväller när man kyler ner den genom att sätta den under kallvatten kranen. Två elever svarar korrekt på vad de tror skall hända när de svarar att den krymper. En elev vet inte vad som kan tänkas ske. Det s.k ”Släcka ljus-experimentet”, som gick ut på att framställa koldioxid och sedan gissa vad de tror händer när man häller gasen på ett ljus i ett glas. Här är osäkerheten ännu större och bara en elev svarar att ljuset slocknar. Tre elever vet inte och två elever väljer att gardera när de svarar att: ”stearinet smälter eller ljuset slocknar eller det börjar brinna mer”. Min uppfattning efter att ha vandrat runt i klassrummet under elevernas laborationer visar på att eleverna i stor omfattning förstår vad som skall hända medan förståelsen av varför det hände är betydligt mindre.

4.4 Observationer från mina laborationer

Dessa ”mina laborationer” innebar en annan undervisningsmetod, där läraren visar experimenten och eleverna endast tittar på och medverkar i den diskussion som pågår under själva laborationerna. Dessa laborationer var en slags introduktion inför deras egna praktiska handhavande i kemi. Materialet (bilaga 9) visar i en liten skala på hur elever uppfattar de naturvetenskapliga fenomenen. Eleverna i denna ålder är väldigt spontana och väldigt lätta att

föra en diskussion med. Eftersom detta skall vara en vetenskaplig rapport så vill jag inte dra någon egentlig slutsats om elevernas vetenskapliga tankesätt utifrån dialogen från mina experiment. Jag överlåter till läsaren att ta del av materialet i bilaga 8.

4.5 Enkät

Syftet med enkäten var att jag ville ha information av samtliga elever i klassen, för att på så sätt kunna presentera ett statistiskt material och resultat i min undersökning. Se bilaga 2 för enkätens utformning.

4.5.1 Resultat före laborationer

Arton elever svarade skriftligt på ”Enkätfrågor före laborationer”

1a. Elevernas skriftliga bedömning av det egna engagemanget under vanliga kemilektioner gav ett medelvärde: 47/18 = 2,6

2a. Elevernas skriftliga bedömning av det egna engagemanget under Fysiklektioner gav ett medelvärde: 46/18 = 2,6

1b. Elevernas skriftliga bedömning av eget engagemang under laborationer i kemi gav ett medelvärde: 66/18 = 3,7

2b. Elevernas skriftliga bedömning av eget engagemang under laborationer i Fysik gav ett medelvärde: 60/18 = 3,3

Stapeldiagrammet (Figur 1) visar skillnaden i intresse mellan ”vanliga” No-lektioner och laborationslektioner. Resultatet symboliserar den undervisning eleverna hittills haft efter 7år i grundskola.

Skillnaden i intresse mellan "vanliga" NO lekt. och laborationslekt.

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

1 2

1 2

Figur 1. Skillnaden i intresse hos elever mellan ”vanliga” NO lektioner och laborationslektioner.

Förklaring till figur 1:

1 Medelvärdet för elevernas intresse vid ”vanlig” lektionsundervisning: M = (2,6+2,6)/2 = 2,6 2 Medelvärdet för elevernas intresse vid laborationer: M = (3,7 + 3,3)/2 = 3,5

3. På frågan om hur intressant eleven uppfattar ämnet kemi och varför de tycker som de gör svarar tio elever (55 %) att de upplever kemi som roligt. Nio av dessa tio nämner experiment och laborationer som orsak till varför det är intressant. Några nämner själva överraskningsmomentet i laborationerna som spännande. En elev nämner film som orsak till att ämnet kemi är roligt. En annan skriver:

– Kemi är roligt för att det är så mycket coola små saker och massa namn och dom ändrar på sig om man värmer dom eller fryser dom

Tre elever beskriver ämnet som ”sådär roligt”. Tre elever tyckte inte om ämnet kemi, och en elev av dessa skrev:

– Jag tycker att det är tråkigt att läsa, och läsa, svara på frågor, och svara på frågor hela tiden.

Två elever tycker helt enkelt att det bara är så att det är tråkigt utan att ge någon anledning.

Två elever har ingen åsikt om ämnet intresserar dom eller inte.

4. På frågan om hur intressant eleven uppfattar ämnet fysik och varför de tycker som de gör så visar resultatet på att fysik ämnet inte uppfattas som lika kul som kemi. Få elever har en enbart positiv inställning till fysik. Några tycker att deras temaarbete om rymden var intressant och roligt. Tre stycken nämner att de tycker att ämnet är svårt. En elev skrev

– Fysik är rätt roligt men inte lika roligt som kemi, för det är bara massa svåra saker som man gör i fysik

Sex stycken upplever ämnet som direkt tråkigt. och en av dessa har tillagt att:

– Ämnena suger för att det är tråkigt. Det enda som är roligt är att göra experiment.

Och sex andra elever har svarat att de inte vet.

5. Cirkeldiagrammet (Figur 2) visar elevernas uppfattning av de naturvetenskapliga ämnenas svårighetsgrad. Diagrammet är en sammanställning av elevernas svar på frågan: Är de naturvetenskapliga ämnen, kemi och fysik svåra tycker du?

11%

39%

11%

39%

1 2 3 4

Figur 2. Elevernas egna uppfattning om NV-ämnenas svårighetsgrad.

Förklaring till Figur 2:

1 Två stycken (11 %) upplever de naturvetenskapliga ämnena som svåra.

2 Sju stycken (39 %) beskriver att de ibland tycker att det är lätt och ibland svårt.

3 Sju elever (39 %) beskriver ämnena som lätta.

4 Två elever (11%) svarar vet ej.

4.5.2 Resultat efter laborationer

Fjorton elever fanns närvarande och svarade på ”Enkätfrågor efter laborationer”

1. Elevernas skriftliga bedömning av det egna engagemanget under mina kemilaborationer gav ett medelvärde: 52/14 = 3.7

2. Cirkeldiagrammet (Figur 3) visar elevernas tycke för dokumentationsbladet. Eleverna har svarat på frågan: Tycker du att det är ett bra sätt att dokumentera dina laborationer med hjälp av dokumentationsstencilen?