Videoanalys av laboration for att undersoka stu- denters arbete med laborationen och dess syfte

Granskning av laboration om varmestralning utford pa univer- sitet

Videoanalys av laboration for att undersoka stu- denters arbete med laborationen och dess syfte

Soe Thorell

Handledare: Matthias Weisz og Examinator: Cecilia Gustavsson

Projekt i fysik och astronomi, 15 hp: Rapport 25 oktober 2018

PROJEKTRAPPORT

Sammanfattning

I studien unders¨ oks hur universitetsstudenter arbetar med en laboration inom v¨ armestr˚ alning. Syftet var att studera studenternas arbete med laborationens olika moment och laborationens syfte. Studenterna arbetade tillfredsst¨ allande vad g¨ aller att l¨ asa laborationsinstruktionerna, ordna uppst¨ allningen och att samla m¨ atv¨ arden.

Bristen hos laborationen visade sig i de f˚ a tillf¨ allen d¨ ar studenterna arbetade med momentet att behandla resultatet under laborationens genomf¨ orande. Bristen blev tydligast g¨ allande hur studenterna behandlade resultatet, som ocks˚ a ¨ ar en del av laborationens syfte. Studenterna fokuserade inte p˚ a att under laborationens g˚ ang f¨ orst˚ a sambanden mellan de fysikaliska fenomenen. Laborationens andra syfte var att studenterna skulle bekanta sig med m¨ attekniker, vilket studenterna g¨ or genom att genomf¨ ora laborationen. Det uppst˚ ar dock tillf¨ allen d¨ ar studenterna visar att de inte f¨ orst˚ ar uppst¨ allningen och utrustningen. Efter analys av resultatet ges f¨ orslag p˚ a

¨ andringar hos laborationen som enligt forskning kan ¨ oka chansen f¨ or meningsfullt l¨ arande, ¨ okad motivation, en insocialisering i den vetenskapliga v¨ arlden och ¨ okad hantverksskicklighet.

Abstract

The study examines how university students work with a laboratory in heat ra-

diation. The aim was to study the students’ work with the different elements of the

laboratory and the purpose of the laboratory. The students worked satisfactorily

with reading the laboratory instructions, arranging the setup and collecting mea-

surement values. The deficiency regarding the laboratory work done by the students

was demonstrated in the few occasions where the students worked with the element

to process the result during the laboratory work. This shortcoming became most

clear in how the students treated the result, which is also part of the laboratory’s

purpose. The students did not focus on understanding the relationships between

the physical phenomena during the course of the laboratory. The second purpose of

the laboratory was that the students would acquaint themselves with measurement

techniques, which the students do by carrying out the laboratory. However, there

are occasions where students show that they do not understand the equipment. Af-

ter analysis of the result, suggestions for changes to the laboratory are given, which,

according to research, can increase the chances of meaningful learning, increased

motivation, an insocialization in the scientific world and increased craftsmanship.

Inneh˚ all

1 Inledning 2

1.1 Syfte och fr˚ agest¨ allning . . . . 2

2 Bakgrund 2 2.1 Syften med laborativt arbete . . . . 2

Laborationer och meningsfullt l¨ arande . . . . 3

Laborationer och insocialisering i den vetenskapliga v¨ arlden . . . . 4

Laborationer och motivation . . . . 5

Laborationer och hantverksskicklighet . . . . 5

2.2 Olika strukturer f¨ or laborationer i fysik . . . . 5

Unders¨ okande arbetss¨ att (inquiry) / ¨ oppen laboration . . . . 6

Kokbokslaboration / sluten laboration . . . . 6

Uppt¨ ackande laboration (guided-inquiry) / sluten laboration . . . . 7

2.3 Laborationsinstruktioner . . . . 7

2.4 Laborationen “F¨ orst˚ aelse f¨ or v¨ armestr˚ alning” . . . . 8

Studenternas f¨ orberedelser (Pre-lab) . . . . 8

Studenternas efterarbete (Post-lab) . . . . 8

Laborationens syfte . . . . 9

Laborationens genomf¨ orande och resultat . . . . 9

3 Metod 14 3.1 Metod f¨ or datainsamling . . . . 15

3.2 Urval . . . . 15

3.3 Genomf¨ orande . . . . 16

3.4 Analysmetod och databearbetning . . . . 17

3.5 Etiska h¨ ansynstaganden . . . . 17

3.6 Reflektion ¨ over metod och resultat . . . . 18

4 Resultat 19 4.1 F¨ ordelning av arbetet mellan laborationens olika moment . . . . 19

Grupp 1 . . . . 20

Grupp 2 . . . . 21

4.2 Studenternas arbete med det givna syftet . . . . 22

Grupp 1 . . . . 22

Grupp 2 . . . . 24

5 Diskussion 27 5.1 Grupp 1 . . . . 27

5.2 Grupp 2 . . . . 29

5.3 Laborationens styrkor och f¨ orslag p˚ a ¨ andringar . . . . 30

Laborationens styrkor . . . . 30

F¨ orslag p˚ a ¨ andringar . . . . 31

6 Slutsatser och utblick 34

A Appendix 37

A.1 Information om laborationerna . . . . 37

A.2 Laborationsinstruktioner . . . . 39

A.3 Informationsbrev . . . . 43

A.4 Tillf¨ allen d˚ a Grupp 1 behandlar resultatet . . . . 44

A.5 Tillf¨ allen d˚ a Grupp 2 behandlar resultatet . . . . 50

1 Inledning

I kurser inom termodynamik genomf¨ or en del studenter p˚ a Uppsala universitet en labo- ration som behandlar v¨ armestr˚ alning. Laborationen skapades f¨ or att visualisera fenomen hos v¨ armestr˚ alning[1], d˚ a detta ofta ¨ ar n˚ agot som studenter har sv˚ art att f¨ orst˚ a[2]. Vid genomf¨ orandet av denna studie ¨ ar det f¨ orsta g˚ angen studenter genomf¨ or laborationen som ett delmoment i sin termodynamikkurs. Med detta som bakgrund ¨ ar f¨ orhoppningen att denna studie ska leda till en f¨ orst˚ aelse kring hur studenter arbetar med laborationen och i vilket grad laborationen uppfyller de angivna syftena.

1.1 Syfte och fr˚ agest¨ allning

Syftet med studien ¨ ar att med hj¨ alp av en videoanalys studera hur studenter agerar under ett laborationstillf¨ alle. Det som kommer att studeras ¨ ar:

1. Hur f¨ ordelar studenterna arbetet mellan att l¨ asa instruktioner, ordna uppst¨ allningen, samla in m¨ atv¨ arden och behandla resultatet under laborationens g˚ ang?

2. Hur arbetar studenterna med det givna syftet hos laborationen?

2 Bakgrund

Nedan beskrivs de f¨ or fysiklaborationer centrala syften, fysiklaborationers olika struktu- rer och den studerade laborationen. Begreppet laboration definieras i denna studie som ett tillf¨ alle d¨ ar studenterna ges m¨ ojlighet att praktiskt utforska en tanke eller en teori [3].

2.1 Syften med laborativt arbete

Laborationer inom naturvetenskapliga ¨ amnen har ett brett anv¨ andningsomr˚ ade och kan d¨ armed ha ett flertal olika syften. H˚ akan Hult [3] presenterar i sin kunskaps¨ oversikt sju syften d¨ ar laborationer kan bidra till studenternas utveckling i sin utbildning. Dessa sju syften ¨ ar:

1. Laborationen kan vara ett komplement till teorin, den kan visa till¨ ampningar av en teori och den kan ge studenterna en k¨ ansla f¨ or fenomenet

2. Laborationen hj¨ alper studenterna att utveckla en analytisk och kritisk f¨ orm˚ aga och en f¨ orm˚ aga att formulera m˚ al

3. Laborationen hj¨ alper studenterna till ett meningsfullt l¨ arande dels genom att fler sin-

nen anv¨ ands vid l¨ arandet dels f¨ or att de genom laborationen b¨ attre ser vilka inl¨ arningsbehov

de har

4. Laborationen underl¨ attar f¨ orst˚ aelsen f¨ or vetenskapligt arbete, d.v.s. den process som genom vilken vetenskaplig kunskapsproduktion ˚ astadkoms

5. Laborationen ger m¨ ojlighet att se och pr¨ ova tekniker som anv¨ ands vid vetenskapligt arbete och d¨ arvid erh˚ aller studenterna en f¨ ardighet och vana

6. Laborationen hj¨ alper till att g¨ ora studenterna motiverade f¨ or teknisk naturvetenskap- liga studier

7. Laborationen ¨ ar ett l¨ ampligt instrument f¨ or att utveckla den sociala kompetensen och den kommunikativa f¨ orm˚ agan.

Dessa sju syften komprimerar f¨ orfattaren till fyra centrala syften: att laborationen ger studenten ett ¨ okat st¨ od f¨ or meningsfullt l¨ arande, laborationen hj¨ alper studenten att insocialiseras i den vetenskapliga v¨ arlden, laborationen hj¨ alper studenten att utveckla hantverksskicklighet och laborationen bidrar till en ¨ okad motivation f¨ or studenten.

Hult [3] menar s˚ aledes att punkt 2 och 7 fr˚ an listan med de sju syftena kan ta plats under ett laborationstillf¨ alle, men att f¨ ardigheterna som ryms inom de tv˚ a punkterna kan tr¨ anas mer effektivt vid andra tillf¨ allen ¨ an just laboration. Nedan f¨ orklaras de, enligt Hult, fyra centrala syftena med en laboration.

Laborationer och meningsfullt l¨ arande

F¨ or att den nya kunskap som studenten f˚ ar under laborationen ska bli meningsfull m˚ aste studenten vara medveten om vad hen redan vet. Det ¨ ar ocks˚ a viktigt att l¨ araren som ska ge st¨ od till studenten under inl¨ arningsprocessen ¨ ar medveten om vad hen kan sedan innan f¨ or att st¨ odet ska vara bra och relevant[3]. F¨ or att l¨ araren och studenten ska f˚ a reda p˚ a denna information beh¨ ovs n˚ agon form av pre-lab. Pre-lab ¨ ar arbetet som studenten och l¨ araren g¨ or f¨ or att studenten ska f¨ orst˚ a laborationens sammanhang i den

¨ ovriga undervisningen och kartl¨ agga sina tidigare kunskaper. F¨ orutom pre-lab beh¨ ovs f¨ orutom sj¨ alva laborationstillf¨ allet ¨ aven en post-lab. Post-lab ¨ ar arbetet som studenten g¨ or efter laborationen f¨ or att analysera materialet fr˚ an laborationen och l˚ ata materialet skapa mening[3][4].

Lunetta och Hofstein [4] menar att tid f¨ or interaktion och reflektion ¨ ar viktigt f¨ or att skapa ett meningsfullt l¨ arande f¨ or studenterna. Ett exempel som kan bidra till att stu- denterna l¨ ar sig b¨ attre, ¨ ar att under pre-laben tvinga studenterna att f¨ orbereda sig.

Innan laborationstillf¨ allet sker kan studenterna till exempel svara p˚ a fr˚ agor innan de

utf¨ or laborationen [5].

Hult [3] menar att utifr˚ an det vi vet om l¨ arandet finns fem krav som laborationen ska uppfylla f¨ or att meningsfullt l¨ arande ska ske. Dessa krav ¨ ar att den l¨ arande ska uppfatta det som ska l¨ aras som relevant och intressant, det som ska l¨ aras ska helst vara h¨ amtat fr˚ an verkligheten, det som ska l¨ aras ska utg˚ a fr˚ an eller anknyta till det som den l¨ arande redan vet, tid och st¨ od ska finnas f¨ or att det nya tillsammans med det man redan vet ska kunna bilda ny kunskap och nya tankestrukturer, och att examinationsformerna m˚ aste vara utformade p˚ a s˚ a s¨ att att de om¨ ojligg¨ or ytinl¨ arning.

Det ¨ ar ocks˚ a viktigt att studenten tar kontroll ¨ over sitt egna l¨ arande och f˚ ar chansen att fr˚ aga fr˚ agor, f¨ oresl˚ a hypoteser och utforma unders¨ okningar. L¨ araren m˚ aste d˚ a finnas som st¨ od f¨ or att studenten ska f˚ a feedback och modifieringar till id´ eerna [4].

Som kontrast till Hults fem krav f¨ or meningsfullt l¨ arande lyfter Lunetta och Hofstein [4]

andra faktorer som h¨ ammar det meningsfulla l¨ arandet. D¨ aribland betonar de vikten av laborationens uppl¨ agg och s¨ arskilt att laborationer som inneb¨ ar att studenterna f¨ oljer en lista med uppgifter, en s˚ a kallad kokbokslaboration (f¨ or vidare beskrivning se 2.2 Kokbokslaboaration/sluten laboration) inte bidrar till ett meningsfullt l¨ arande. Lunetta och Hofstein [4] betonar ¨ aven att f¨ orsummandet av utv¨ ardering eller bed¨ omning av studenternas praktiska kunskaper, och syftet med den unders¨ okning som g¨ ors under laborationen, leder till att m˚ anga studenter inte uppfattar laborationen som en viktig del i deras l¨ arande.

F¨ orutom laborationens uppl¨ agg inklusive pre-lab och post-lab finns det ytterligare fak- torer som kan h¨ amma det meningsfulla l¨ arandet, dessa faktorer ¨ ar bland annat be- gr¨ ansningar i laborationsutrustningen, stora klasser och oflexibelt schema [4].

Laborationer och insocialisering i den vetenskapliga v¨ arlden

Insocialisering i den vetenskapliga v¨ arlden inneb¨ ar att studenterna under laborations- tillf¨ allet f˚ ar tr¨ anas i att t¨ anka och agera som forskare. F¨ or att laborationen ska bidra till denna insocialisering kr¨ avs att studenterna f˚ ar vara med och planera laborationen vad g¨ aller m˚ alformulering, experimentets utf¨ orande, databearbetning och skrivandet av en vetenskaplig rapport. Forskning visar att f˚ a laborationer ger denna m¨ ojlighet, utan ist¨ allet best˚ ar av f¨ orplanerade utf¨ oranden d¨ ar resultatet ¨ ar k¨ ant, belagt eller vedertaget, vilket g¨ or insocialiserandet sv˚ art eftersom det inte ¨ ar p˚ a det s¨ attet forskning sker [3].

Flera forskare menar att naturvetare inte arbetar p˚ a ett speciellt s¨ att och att det d¨ arf¨ or inte finns en speciell metod att l¨ ara sig, men att chanserna till en b¨ attre f¨ orst˚ aelse f¨ or hur naturvetare arbetar ges av diskussioner kring metoduppl¨ agg och validitet i resultatet samt att laborationen ¨ ar av ¨ oppen karakt¨ ar, det vill s¨ aga att det inte finns ett entydigt s¨ att eller svar att komma fram till [5].

Det har ocks˚ a visat sig att om studenterna engageras i en vetenskaplig argumentation

kring laborationen hj¨ alper det dem att skapa meningsfulla vetenskapliga begrepp och

att f¨ orst˚ a hur forskare utvecklar kunskap om v¨ arlden [4].

Enligt Hult [3] ¨ ar det sv˚ art f¨ or grundutbildningsstudenter att insocialiseras “p˚ a riktigt”

i den vetenskapliga v¨ arlden, och att n¨ ar det talas om detta syfte ang˚ aende laboratio- ner antagligen menas att studenterna ska l¨ ara sig en metod f¨ or kunskapsinsamling och kunskapsproduktion som anv¨ ands inom den teknik-naturvetenskapliga sektorn. Detta inneb¨ ar att studenterna ska bli bekanta med utrustningen och att studenterna ska l¨ ara sig att s¨ atta upp m˚ al, planera, genomf¨ ora och avrapportera det de genomf¨ ort.

Laborationer och motivation

Syftet som beskriver att laborationer i fysik ska verka f¨ or en ¨ okad motivation f¨ or studen- ten ¨ ar n˚ agot som det forskats mycket lite om. Trots det forts¨ atter f¨ orfattare att h¨ avda att laborationer f¨ orb¨ attrar studenters attityder, intresse och ¨ okar motivationen att l¨ ara sig naturvetenskap[4].

Hult [3] v¨ aljer att definiera motivation p˚ a ett s¨ att som inneb¨ ar att det beh¨ ovs tre kompo- nenter f¨ or att laborationen ska ¨ oka motivationen f¨ or tekniska naturvetenskapliga studier hos studenten: Att studenten uppfattar m˚ alet med laborationen som attraktivt, att me- toden som anv¨ ands ¨ ar ¨ andam˚ alsenlig och relevant, och att sannolikheten ¨ ar h¨ og att studenten klarar m˚ alet. Alla dessa delar beh¨ ovs f¨ or att laborationens ska verka motiva- tionsh¨ ojande f¨ or studenten, vilket ¨ ar faktorer som inte g˚ ar att s¨ akerst¨ alla.

Laborationer och hantverksskicklighet

Studenter tr¨ anas i hantverksskicklighet s˚ a fort de anv¨ ander utrustning i sina laborationer.

Som med vilken annan f¨ ardighet g¨ aller att man blir s¨ akrare och duktiga om tillf¨ alle f¨ or

¨ ovning ges. Detta beh¨ over dock inte betyda att studenterna f¨ orst˚ ar vad det ¨ ar de till exempel m¨ ater, bara f¨ or att de kan hantera m¨ atinstrumentet[3].

Eftersom studenterna f˚ ar tillf¨ allen att ¨ ova hantverksskicklighet under ett laborations- tillf¨ alle, ¨ ar detta det enda syfte man med s¨ akerhet vet uppfylls under en laboration[5].

Detta betyder inte att det huvudsakliga fokuset under en laboration ska vara att stu- denterna l¨ ar sig specifika vetenskapliga metoder eller utrustning[4].

2.2 Olika strukturer f¨ or laborationer i fysik

Ett laborationstillf¨ alle ¨ ar en viktig del i v˚ art f¨ ors¨ ok att variera l¨ armilj¨ on f¨ or studen-

terna och ge dem m¨ ojlighet att utveckla sin f¨ orst˚ aelse f¨ or vetenskapliga begrepp, un-

ders¨ okningsf¨ orm˚ aga och uppfattningar. Under ett laborationstillf¨ alle kan studenterna i

mindre grupper samarbeta och tillsammans unders¨ oka vetenskapliga fenomen [4]. Detta

Unders¨ okande arbetss¨ att (inquiry) / ¨ oppen laboration

En laboration d¨ ar studenterna arbetar med ett unders¨ okande arbetss¨ att inneb¨ ar att det inte finns n˚ agot givet eller r¨ att svar f¨ or studenten att komma fram till, det vill s¨ aga laborationen ¨ ar ¨ oppen [3]. P˚ a engelska kallas detta arbetss¨ att f¨ or inquiry, vilket kommer att ben¨ amna detta laborationsuppl¨ agg fram¨ over.

Vid en inquiry-laboration f˚ ar studenterna m¨ ojligheten att konstruera laborationen sj¨ alv, d˚ a de kan best¨ amma vad som ska unders¨ okas, g¨ ora observationer, ta reda p˚ a vad som redan ¨ ar k¨ ant genom att v¨ anda sig till olika informationsk¨ allor, anv¨ anda utrustning f¨ or att samla, analysera och tolka data, och slutligen f¨ oresl˚ a svar, f¨ orklaringar och redovisa resultatet. Under tiden beh¨ over studenterna identifiera vilka antaganden som gjorts och alternativa f¨ orklaringar. F¨ or att studenten ska uppfylla dessa m˚ al kr¨ avs att de ges tid till att reflektera ¨ over tillv¨ agag˚ angss¨ att och svara p˚ a fr˚ agor som uppkommer, d¨ arf¨ or ¨ ar det ocks˚ a viktigt att l¨ araren har tid till att interagera med studenterna och hj¨ alpa dem med unders¨ okningen [4].

Att arbeta med det unders¨ okande arbetss¨ attet ¨ ar det som f¨ orespr˚ akas n¨ ar man talar om undervisning och l¨ arande i naturvetenskapliga ¨ amnen, vilket g¨ or laborationer till en viktig del i undervisningen [4].

Detta sj¨ alvst¨ andiga arbetss¨ att kan bli ett problem f¨ or studenterna om de har sv˚ art att reflektera p˚ a egen hand eller inte kommer fram till de f¨ orv¨ antade resultatet av labora- tionen [6].

Vid en laboration med ett unders¨ okande arbetss¨ att l¨ aggs stort fokus p˚ a hela processen som laborationen inneb¨ ar och inte enbart p˚ a den nya fysikaliska kunskap som laboratio- nen behandlar [7].

Kokbokslaboration / sluten laboration

En laboration d¨ ar studenterna f¨ oljer specifika tillv¨ agag˚ angss¨ att f¨ or att samla data kallas f¨ or kokbokslaboration vilket ¨ ar en sluten laboration eftersom resultatet ¨ ar f¨ orbest¨ amt.

Detta betyder att det inte l¨ aggs n˚ agon uppm¨ arksamhet p˚ a att planera eller tolka resul- tatet [7]. M˚ alet med en s˚ adan laboration ¨ ar att ett fysikaliskt fenomen ska verifieras eller illustreras [3].

Anledningar till att kokbokslaborationer inte n˚ ar sin fulla potential beror dels p˚ a att studenter som arbetar med detta uppl¨ agg ofta fokuserar mer p˚ a om de f˚ att r¨ att svar,

¨ an p˚ a planeringen och struktureringen av laborationen och att studenterna arbetar med

l˚ aga kognitiva f¨ orm˚ agor s˚ a som rutininl¨ arning och algoritmprobleml¨ osning. F¨ or att me-

ningsfullt l¨ arande ska ske kr¨ avs uppgifter som stimulerar h¨ oga kognitiva f¨ orm˚ agor, s˚ a

som analys, sammanst¨ allning och v¨ ardering [7].

Vid en laboration d¨ ar studenterna f¨ oljer ett specifikt tillv¨ agag˚ angss¨ att engageras de inte till att t¨ anka p˚ a helheten och syftet med sin unders¨ okning [4].

Uppt¨ ackande laboration (guided-inquiry) / sluten laboration

En kombination av kokbokslaborationer och inquiry-laborationer ¨ ar s˚ a kallade guided- inquiry-laborationer eller uppt¨ ackande laborationer. Dessa laborationer skiljer sig fr˚ an inquiry-laborationer p˚ a s˚ a s¨ att att resultatet ¨ ar k¨ ant f¨ or l¨ araren, och l¨ araren f¨ ors¨ oker guida studenten till det r¨ atta utf¨ orandet. Detta g¨ ors genom att ge studenten direktiv f¨ or vad den f¨ orv¨ antas g¨ ora och hitta. Med anledning av detta ¨ ar en uppt¨ ackande laboration en sluten laboration [7].

Problemen som uppst˚ ar n¨ ar studenten f¨ orv¨ antas uppt¨ acka n˚ agot specifikt genom ett utf¨ orande ¨ ar att studenten inte ¨ ar konceptuellt f¨ orberedd p˚ a det ¨ ar som ska uppt¨ ackas, inte heller vet studenten hur den ska leta, var den ska leta eller hur den vet n¨ ar den har hittat det s¨ okta resultatet. Detta uppl¨ agg inneb¨ ar ocks˚ a risken att studenten inte hittar det som ¨ ar planerat, vilket leder till att studenten misslyckas med laborationen [7].

2.3 Laborationsinstruktioner

Laborationsinstruktioner ¨ ar det material studenten tillhandah˚ alls i samband med en laboration, antingen vid pre-lab:en eller n¨ ar det faktiska laborationstillf¨ allet startar.

Instruktionerna spelar en stor roll vad g¨ aller att definiera m˚ al och procedurer f¨ or labo- rationen och formar d¨ arf¨ or ocks˚ a hur studenten agerar och studentens l¨ arande[4].

En instruktion som l¨ amnas till studenterna kan inneh˚ alla mer eller mindre information, men den ¨ ar ofta s˚ a viktig att den kan distrahera studenten fr˚ an laborationens huvudsyfte.

S¨ arskilt avg¨ orande blir informationen p˚ a laborationsinstruktionen om laborationen ¨ ar av sluten karakt¨ ar [4].

Det ¨ ar ¨ aven avg¨ orande f¨ or studenternas f¨ orv¨ antningar och upptr¨ adande vad instruktio- nen har f¨ or karakt¨ ar, d˚ a det speglar f¨ orv¨ antningarna som finns p˚ a studenten [4].

Studenter f¨ oljer ofta laborationsinstruktionerna utan att t¨ anka p˚ a hur laborationen kopp- las samman med tidigare kunskap [5].

Det finns en risk att laborationens syfte g˚ ar f¨ orlorat bland informationen i instruktioner-

na och vid anv¨ andandet av utrustning, d¨ arf¨ or ¨ ar det viktigt att laborationen behandlar

autentiska problem som ¨ ar h¨ amtade fr˚ an verkligheten[5].

2.4 Laborationen “F¨ orst˚ aelse f¨ or v¨ armestr˚ alning”

Nedan beskrivs hur studenterna som genomf¨ orde laborationen “F¨ orst˚ aelse f¨ or v¨ armestr˚ alning”

f¨ orberedde sig inf¨ or laborationen, vilket laborationens syfte var, hur laborationen ge- nomf¨ ordes och hur studenterna arbetar med resultatet fr˚ an laborationen efter att labo- rationen ¨ agt rum.

Studenternas f¨ orberedelser (Pre-lab)

En vecka innan studenterna skulle genomf¨ ora laborationen inom kursen Teknisk termo- dynamik presenterades ett dokument p˚ a universitetets l¨ arplattform. Dokumentet “infor- mation om laborationerna” (se A.1 Information om laborationerna) beskriver laboratio- nens uppl¨ agg, syfte och hur efterarbetet ska presenteras. I dokumentet redovisas namn p˚ a de valbara laborationerna, vilka fysikaliska begrepp laborationen behandlar samt en videofilm tillh¨ orande varje laboration. Alla fysikaliska begrepp som behandlas i de olika laborationerna har presenterats f¨ or studenterna under f¨ orel¨ asningar som ¨ agt rum innan laborationstillf¨ allet.

F¨ or laborationen “F¨ orst˚ aelse f¨ or v¨ armestr˚ alning” ¨ ar de fysikaliska begreppen absorption, emission, reflektion, transmission och emissivitet och tv˚ a videofilmer finns l¨ ankade i dokumentet. Videofilmerna heter What the heck is emissivity (Part 1) och What the heck is emissivity (Part 2) och finns att hitta p˚ a Youtube. I filmerna f¨ orklaras varf¨ or det ¨ ar viktigt att veta vad emissivitet ¨ ar vid anv¨ andandet av en v¨ armekamera, och hur emissiviteten p˚ averkar emissionen hos ett f¨ orem˚ al.

Studenterna anm¨ aler sig till vald laboration i grupper om maximalt tre studenter. I dokumentet finns en checklista som uppmanar studenterna att l¨ asa p˚ a om ¨ amnet som behandlas i laborationen och att titta p˚ a videofilmerna innan laborationstillf¨ allet. N¨ ar studenterna infinner sig p˚ a laborationstillf¨ allet sker ingen kontroll av f¨ orberedelser.

Studenternas efterarbete (Post-lab)

N¨ ar studenterna anser att de samlat tillr¨ ackligt med m¨ atdata fr˚ an laborationen l¨ amnar de laborationssalen utan kontroll fr˚ an laborationsassistent eller l¨ arare. Fr˚ an dokumentet

“information om laborationerna” (se A.1 Information om laborationerna) instrueras stu-

denterna att f¨ orbereda en presentation om resultatet fr˚ an laborationen. Presentationen

ska inneh˚ alla en f¨ orklaring av de fysikaliska fenomenen och de experimentella teorier,

bakgrund, till¨ ampningsomr˚ aden och vad som kan vara intressant. Presentationen ska

vara 10 minuter l˚ ang och presenteras f¨ or de andra studenter som n¨ arvarade vid samma

laborationstillf¨ alle, samt f¨ or laborationsassistenterna. Efter varje presentation ska even-

tuella fr˚ agor fr˚ an ˚ ask˚ adarna besvaras. M˚ alet med presentationerna ¨ ar att studenterna

p˚ a ett f¨ orst˚ aeligt s¨ att ska f¨ orklara centrala delar av kursen f¨ or varandra.

Laborationens syfte

Enligt dokumentet “information om laborationerna” (se A.1 Information om laboratio- nerna) ¨ ar m˚ alet med laborationen att studenterna ska bekanta sig med m¨ attekniker och uppst¨ allningar, och “framf¨ or allt bara testa saker och leka sig fram till en f¨ orst˚ aelse kring omr˚ adet” studenterna valt. Syftet ¨ ar inte att samla en m¨ angd m¨ atdata, om inte studen- ten anser att det ¨ okar f¨ orst˚ aelsen. M˚ alet att studenterna ska bekanta sig med m¨ attekniker och uppst¨ allningar speglar det centrala syftet att laborationen hj¨ alper studenterna att utveckla hantverksskicklighet.

Vad g¨ aller laborationen “F¨ orst˚ aelse f¨ or v¨ armestr˚ alning” och dess behandlade fysikaliska begrepp ¨ ar syftet att studenterna ska f˚ a m¨ ojligheten att visualisera absorption, emis- sion, reflektion och transmission av v¨ armestr˚ alning. Syftet ¨ ar ¨ aven att studenterna vid behandling av resultatet ska f¨ orst˚ a relationen mellan de fyra fenomenen och med hj¨ alp av resultatet och visualiseringen koppla bilder till varje fenomen, det vill s¨ aga att stu- denterna ska kunna f¨ orklara bildernas utseende.

Dessa syften representerar tre av Hults [3] fyra centrala syften, dels att laborationen ger ett ¨ okat st¨ od f¨ or meningsfullt l¨ arande, laborationen hj¨ alper studenterna att utveckla hantverksskicklighet och att laborationen bidrar till en ¨ okad motivation f¨ or studenten.

Laborationens genomf¨ orande och resultat Laborationens uppl¨ agg

Tillf¨ allet startar med en sammanfattning av den information som getts i dokumentet

”information om laborationerna” (se A.1 Information om laborationerna) och d¨ arefter startar alla grupper med utf¨ orandet av den valda laborationen. Studenterna som valt laborationen “F¨ orst˚ aelse f¨ or v¨ armestr˚ alning” introduceras till uppst¨ allningen som ska anv¨ andas och ges instruktioner f¨ or hur utrustningen hanteras.

Laborationsinstruktionerna studenterna har tillg˚ ang till ¨ ar endast tekniskt praktiska och f¨ orklarar endast hur experiment genomf¨ ors, inte vad resultatet kommer att bli eller vad varje experiment unders¨ oker. Detta inneb¨ ar att laborationen ¨ ar av typen uppt¨ ackande laboration. Laborationsinstruktionerna kan l¨ asas i A.2 Laborationsinstruktioner.

Vid genomf¨ orandet av laborationen fanns laborationsassistenter p˚ a plats f¨ or att besvara

fr˚ agor, men inte f¨ or att st¨ alla fr˚ agor. Laborationen ¨ ar en utveckling av en prototyp[1],

och f¨ or att ¨ overensst¨ amma med ¨ ovriga valbara laborationer har inte “F¨ orst˚ aelse f¨ or

v¨ armestr˚ alning” n˚ agra fr˚ agor som ska besvaras, utan studenterna v¨ aljer sj¨ alva vad i sitt

resultat som ska redovisas p˚ a presentationen.

Laborationen “F¨ orst˚ aelse f¨ or v¨ armestr˚ alning” best˚ ar av tv˚ a olika experiment med var- dera tv˚ a m¨ atningar. Experimenten unders¨ oker v¨ armestr˚ alning genom tv˚ a olika sorters glas; ett f¨ onsterglas och ett bel¨ aggningsglas. Bel¨ aggningsglaset har en tunn metallisk yta p˚ a ena sidan, vilket g¨ or den sidan av bel¨ aggningsglaset mycket reflekterande. F¨ or att registrera v¨ armestr˚ alningen genom glasen anv¨ ands en v¨ armekamera av m¨ arket FLIR C2, som kopplas till en dator d¨ ar f¨ orloppet i glaset kan f¨ oljas. Alla m¨ atningar genomf¨ ors i en inneslutande l˚ ada enligt Figur 1. N¨ ar m¨ atningarna genomf¨ ors f¨ orsluts l˚ adan med ett lock.

Figur 1: Experimentens inneslutande l˚ ada med alla komponenter: 1) V¨ armek¨ alla best˚ aende av en kokplatta. 2) Glasskiva. 3) Stativ med v¨ armekamera. 4) Temperaturvarierande objekt.

Nedan f¨ orklaras varje experiment och dess resultat. F¨ or vidare f¨ orklaring av m¨ atningarna och uppst¨ allningen sker h¨ anvisning till rapporten som ledde till prototypen av laborationen[1].

Experiment 1

Experiment 1 belyser fr¨ amst fenomenen absorption, emission och transmission. Upp- st¨ allningen f¨ or Experiment 1 visas i Figur 2.

Figur 2: Uppst¨ allning Experiment 1. V¨ armek¨ allan representeras av en kokplatta. Bildk¨ alla:[1]

F¨ orsta m¨ atningen g¨ ors med f¨ onsterglaset. V¨ armekameran ¨ ar placerad i riktning mot kokplattan. Figur 3 visar v¨ armekamerans bild n¨ ar kokplattan har b¨ orjat v¨ armas upp.

Figur 3: V¨ armekamerans bild n¨ ar v¨ armekameran ¨ ar riktad mot kokplattan.

Innan experimentet kan starta v¨ arms kokplattan till en konstant temperatur p˚ a cirka 110

C. Kokplattan ska anta denna temperatur genom hela experimentet. N¨ ar kokplat- tan har r¨ att temperatur f¨ ors f¨ onsterglaset ned i uppst¨ allningen och m¨ atning 1 b¨ orjar.

F¨ orutom att f¨ olja v¨ armestr˚ alningen via v¨ armekameran och den inkopplade datorn, f¨ oljs kokplattans temperatur som referens till den temperatur som v¨ armekameran anger, det- ta ¨ ar m¨ ojligt d˚ a en temperatursensor ¨ ar f¨ ast p˚ a kokplattan. Temperaturen p˚ a sensorn antecknas under m¨ atningen. M¨ atningen p˚ ag˚ ar i tio minuter.

N¨ ar m¨ atningen ¨ ar slut ers¨ atts f¨ onsterglaset mot bel¨ aggningsglaset vars bel¨ aggning ¨ ar riktad mot kokplattan. Den nya m¨ atningen startar n¨ ar bel¨ aggningsglaset ¨ ar placerat i uppst¨ allningen och uppst¨ allningens lock ¨ ar p˚ a plats. M¨ atningen p˚ ag˚ ar i tio minuter.

Resultatet f¨ or m¨ atningarna redovisas i Figur 4. Bilderna ¨ ar tagna vid samma tid under m¨ atningen.

F¨ onsterglas har h¨ og emissivitet f¨ or det infrar¨ oda spektrumet vilket inneb¨ ar att v¨ armestr˚ alningen

fr˚ an kokplattan absorberas av glaset, sprids i glaset via ledning och emitteras, vil-

ket ¨ ar den str˚ alning v¨ armekameran registrerar. Det sker ingen transmission genom

f¨ onsterglaset. F¨ or bel¨ aggningsglaset med l˚ ag emissivitet f¨ or det infrar¨ oda spektrumet

reflekteras v¨ armestr˚ alningen fr˚ an kokplattan i glasets bel¨ aggning, och endast en liten

del absorberas och emitteras, vilket ¨ ar den str˚ alning v¨ armekameran registrerar. Det sker

ingen transmission genom bel¨ aggningsglaset.

Figur 4: ¨ Oversta raden representerar m¨ atning 1 med f¨ onsterglaset. Understa raden representerar m¨ atning 2 med bel¨ aggningsglaset. Bilderna ¨ ar tagna vid samma tid under experimenten.

Experiment 2

Experiment 2 belyser fr¨ amst fenomenen absorption, emission och reflektion. Uppst¨ allningen f¨ or Experiment 2 visas i Figur 5.

Figur 5: Uppst¨ allning experiment 2. Bildk¨ alla:[1]

F¨ orsta m¨ atningen g¨ ors med bel¨ aggningsglaset. Bel¨ aggningen hos glaset ¨ ar riktat mot v¨ armekameran. V¨ armekameran ¨ ar placerad i riktning mot objektets reflektion i glaset.

Figur 6 visar v¨ armekamerans bild innan experimentet startat.

Figur 6: V¨ armekamerans bild riktad mot objektets reflektion.

Innan experimentet kan starta kyls objektet via ett vattensystem till en temperatur p˚ a cirka 10

C. Temperaturen hos objektet kommer sedan att ¨ oka genom hela experimen- tet. N¨ ar objektet har r¨ att temperatur f¨ ors bel¨ aggningsglaset ned i uppst¨ allningen och m¨ atning 1 b¨ orjar.

F¨ orutom att f¨ olja v¨ armestr˚ alningen via v¨ armekameran ¨ ar en temperatursensor f¨ ast p˚ a objektet f¨ or referens till den temperatur v¨ armekameran anger. Temperaturen p˚ a sen- sorn antecknas under m¨ atningen. M¨ atningen p˚ ag˚ ar till objektet n˚ att en temperatur p˚ a cirka 35

C. N¨ ar m¨ atningen ¨ ar slut ers¨ atts bel¨ aggningsglaset mot f¨ onsterglaset. Den nya m¨ atningen startar n¨ ar objektet ˚ aterigen kylts till cirka 10

C av vattensystemet, f¨ onsterglaset ¨ ar placerat i uppst¨ allningen och uppst¨ allningens lock ¨ ar p˚ a plats. M¨ atningen p˚ ag˚ ar till objektet n˚ att en temperatur p˚ a cirka 35

C.

Resultatet f¨ or m¨ atningarna redovisas i Figur 7. Bilderna ¨ ar tagna vid samma tid under

m¨ atningen.

Figur 7: ¨ Oversta raden representerar m¨ atning 1 med bel¨ aggningsglaset. Understa raden repre- senterar m¨ atning 2 med f¨ onsterglaset. Bilderna ¨ ar tagna vid samma tid under experimenten.

Objektets egentliga temperatur ¨ ar 14

C, 25

C och 36

C respektive.

F¨ or bel¨ aggningsglaset med l˚ ag emissivitet f¨ or det infrar¨ oda spektrumet reflekteras v¨ armestr˚ alningen fr˚ an objektet och ¨ ovrig omgivning i glasets bel¨ aggning, vilket ¨ ar den str˚ alning v¨ armekameran

registrerar. F¨ onsterglas har h¨ og emissivitet f¨ or det infrar¨ oda spektrumet vilket inneb¨ ar att v¨ armestr˚ alningen som f¨ onstersglaset emitterar ¨ ar den str˚ alning v¨ armekameran re- gistrerar. Det ¨ ar ¨ aven en liten del av v¨ armestr˚ alningen fr˚ an objektet som reflekteras i f¨ onsterglaset, vilket ocks˚ a n˚ ar v¨ armekameran.

3 Metod

Nedan beskrivs vald metod och dess genomf¨ orande, hur urvalet skett och hur materialet

analyserats, vilka etiska h¨ ansynstaganden som gjorts och reflektioner om metoden och

resultatet.

3.1 Metod f¨ or datainsamling

F¨ or att besvara studiens syfte och finna svar p˚ a fr˚ agest¨ allningar anv¨ ands videoanalys som metod f¨ or datainsamling. Datainsamlingen sker b˚ ade via video- och ljudinspelning.

M˚ alet med inspelningarna ¨ ar att se hur studenterna f¨ orh˚ aller sig till laborationen och att h¨ ora hur de resonerar n¨ ar de genomf¨ or laborationen, d¨ arf¨ or dras inga slutsatser om enskilda studenters uttalanden, utan det ¨ ar helheten som betraktas. Tack vare ljudupp- taget kan dock varje students uttalanden registreras f¨ or att identifiera de h¨ andelser som besvarar fr˚ agest¨ allningarna. Videoanalys som metod f¨ or datainsamling uppn˚ ar de krav som st¨ alls p˚ a datainsamlingen, med h¨ ansyn till fr˚ agest¨ allningarna, eftersom datan kan detaljstuderas [8].

Heikkil¨ a och Sahlstr¨ om [9] lyfter fr˚ agan om anv¨ andandet av videoinspelningar vid f¨ altstudier och betonar vikten av att f¨ orklara i studien hur inspelningarna genomf¨ orts och analyse- rats f¨ or att ¨ oka chansen till en bra genomf¨ ord analys och till studiens trov¨ ardighet. Dessa faktorer beskrivs nedan i 3.3 Genomf¨ orande och 3.4 Analysmetod och databearbetning.

3.2 Urval

Vid urvalet till studien begr¨ ansas antalet medverkande till de studenter som l¨ aser kur- sen Teknisk termodynamik och som v¨ aljer den aktuella laborationen ”F¨ orst˚ aelse f¨ or v¨ armestr˚ alning”. I studenternas dokument ”Information om laborationerna” (se A.1 In- formation om laborationerna) f¨ orklaras det att laborationen ”F¨ orst˚ aelse f¨ or v¨ armestr˚ alning”

ing˚ ar i ett pedagogiskt projekt och att val av laboration kan inneb¨ ara att man m˚ aste delta i unders¨ okningen. Denna form av urval kallas urval genom sj¨ alvselektion och in- neb¨ ar att de medverkande sj¨ alva v¨ aljer om de vill anm¨ ala sig till studien och delta eller inte. Detta inneb¨ ar att forskaren har ringa kontroll ¨ over vilka som deltar i studien och inte heller f˚ ar reda p˚ a varf¨ or de ¨ ovriga inte vill delta[10].

Det var tre grupper som valde laborationen ”F¨ orst˚ aelse f¨ or v¨ armestr˚ alning”. N¨ ar det stod klart vilka studenter som valt laborationen skickades ett informationsbrev ut till studen- terna. Informationsbrevet finns i sin helhet i A.3 Informationsbrev. I brevet framg˚ ar det vem forskaren ¨ ar, vad syftet med studien ¨ ar, hur studien kommer att genomf¨ oras och att deltagandet ¨ ar frivilligt och d¨ armed n¨ ar som helst kan avbrytas. Studenterna skickade sedan ett mail d¨ ar de godk¨ ande eller nekande f¨ orfr˚ agan om deltagande i studien.

Alla studenter godk¨ ande f¨ orfr˚ agan och av de tre grupperna valdes tv˚ a f¨ or videoanalys.

Detta p˚ a grund av studiens storlek. Den f¨ orsta gruppen bestod av tre studenter och den

andra gruppen bestod av tv˚ a studenter. Informationsbrevet fanns ¨ aven tillg¨ angligt under

laborationstillf¨ allet f¨ or studenterna att l¨ asa igen.

3.3 Genomf¨ orande

M˚ alet med inspelningarna ¨ ar att under hela laborationstillf¨ allet se och h¨ ora alla studenter och hela den yta d¨ ar studenterna r¨ or sig. D˚ a denna yta ¨ ar stor och ¨ aven inneh˚ aller en l˚ ada placerades tre station¨ ara videokameror ut. En kamera som f˚ angar utf¨ orandet uppifr˚ an, det vill s¨ aga registrerar det som h¨ ander i uppst¨ allningens l˚ ada, samt det studenterna arbetar med p˚ a arbetsbordet. Denna kamera beh¨ ovs d˚ a de tv˚ a ¨ ovriga kamerorna ¨ ar placerade i huvudh¨ ojd p˚ a studenterna, p˚ a var sin sida av arbetsytan och framf¨ or allt fokuserar p˚ a studenternas interaktion med laborationsuppst¨ allningens tekniska delar, s˚ asom vattensystem och datorsk¨ arm. F¨ orutom de tre station¨ ara kamerorna spelades

¨ aven datorsk¨ armen in d¨ ar v¨ armekamerans bild visas. Detta f¨ or att p˚ a ett enkelt s¨ att veta med s¨ akerhet vad det ¨ ar studenterna iakttar p˚ a sk¨ armen.

Alla videokameror, inklusive sk¨ arminspelningen, spelar ¨ aven in ljud vilket betyder att alla ytor p˚ a arbetsytan ¨ ar i n¨ arhet av ett objekt som tar upp ljud. F¨ or att ¨ aven t¨ acka ytan i mitten av arbetsbordet placerades en mobiltelefon ovanf¨ or bordet f¨ or att s¨ akerst¨ alla ljudupptag vid denna yta.

F¨ or att underl¨ atta synkronisering av materialet startades inspelningen med en klapp.

Alla mikrofoner och videokameror har placerats f¨ or att uppn˚ a b¨ asta m¨ ojliga datainsam- ling. F¨ or att f˚ a en uppfattning om vad som utg¨ or bra datainsamling har litteraturen Conducting Video Research in the Learning Sciences: Guidance on Selection, Analy- sis,Technology, and Ethics[11] och Om anv¨ andning av videoinspelning i f¨ altarbete[9] stu- derats.

Vid genomf¨ orandet av laborationen fanns jag och My L¨ ofberg, som utvecklat laboratio- nen och ocks˚ a genomf¨ orde en studie med studenterna, tillg¨ angliga f¨ or att svara p˚ a fr˚ agor eller hj¨ alpa studenterna med de tekniska delarna som laborationen innebar. F¨ or att stu- denterna inte skulle k¨ anna sig iakttagna h¨ oll vi avst˚ and och betraktade genomf¨ orandet p˚ a h˚ all. Med anledning av detta togs inga f¨ altanteckningar, allt material ¨ ar d¨ arf¨ or base- rat p˚ a inspelningarna som gjorts. Karakt¨ aren p˚ a v˚ art deltagandet kan d¨ arf¨ or anses som passivt, och det skedde ingen manipulation av studenternas genomf¨ orande, f¨ orutom n¨ ar de agerade helt fel vilket ledde till stora konsekvenser f¨ or laborationens utf¨ orande eller f¨ or studenternas s¨ akerhet [8].

Trots avst˚ andet kan sj¨ alvklart observat¨ orer och kamerornas n¨ arvarande p˚ averka stu-

denternas uppf¨ orande. F¨ orhoppningsvis v¨ anjer sig studenterna ganska snabbt och kan

operera utan vidare eftertanke.

3.4 Analysmetod och databearbetning

Videoanalys till˚ ater det samlade materialet att studeras ett obegr¨ ansat antal g˚ anger, vilket ger m¨ ojlighet till noggranna observationer vilket i sin tur ¨ okar tillf¨ orlitligheten hos analysen av materialet [5]. Det f¨ orsta steget i databearbetningen var att transkribera materialet ordagrant. I transkriberingen ing˚ ar ¨ aven att notera tids˚ atg˚ angen f¨ or olika moment som studenterna genomf¨ or och att notera vad alla studenter i gruppen g¨ or i alla situationer. Detta kr¨ avs f¨ or att kunna besvara den f¨ orsta fr˚ agest¨ allningen, som behandlar hur studenterna f¨ ordelar arbetet mellan laborationensmomenten, p˚ a ett trov¨ ardigt s¨ att [8].

Aven om inte all konversation som sker bidrar till svar p˚ ¨ a studiens fr˚ agest¨ allningar har allt som studenterna s¨ ager och g¨ or antecknats i transkriberingen, detta f¨ or att det ¨ ar l¨ attare att skala bort ¨ overfl¨ odig information i efterhand, ¨ an att tillf¨ ora iakttagelser [8].

Kodning anv¨ andes f¨ or att markera n¨ ar studenterna v¨ ande sig till laborationsinstruk- tionerna, diskuterade resultatet, n¨ ar de gjorde m¨ atningar och st¨ allde iordning upp- st¨ allningen f¨ or att starta n¨ asta m¨ atning. I transkriberingen namnges studenterna i den f¨ orsta gruppen med S1, S2 och S3 och studenterna i den andra gruppen med S4 och S5.

Det ¨ ar ¨ aven s˚ a studenterna kommer att refereras till i 4 Resultat.

I det transkriberade materialet identifieras de olika faktorer som fr˚ agest¨ allningarna in- neb¨ ar. Analysen best˚ ar d¨ arf¨ or inte av tolkningar utan utg˚ ar fr˚ an iakttagelserna fr˚ an studenternas handlingar.

3.5 Etiska h¨ ansynstaganden

Under studiens genomf¨ orande har etiska st¨ allningstaganden gjorts i enlighet med Veten- skapsr˚ adets riktlinjer [12]. De fyra krav som uppfylls ¨ ar

Informationskravet: “Forskaren skall informera de av forskningen ber¨ orda om den aktu- ella forskningsuppgiftens syfte.”

Samtyckeskravet: “Deltagare i en unders¨ okning har r¨ att att sj¨ alva best¨ amma ¨ over sin medverkan.”

Konfidentialitetskravet: ”Uppgifter om alla i en unders¨ okning ing˚ aende personer skall ges st¨ orsta m¨ ojliga konfidentialitet och personuppgifterna skall f¨ orvaras p˚ a ett s˚ adant s¨ att att obeh¨ origa inte kan ta del av dem.”

Nyttjandekravet: “Uppgifter insamlade om enskilda personer f˚ ar endast anv¨ andas f¨ or

forsknings¨ andam˚ al.”

3.6 Reflektion ¨ over metod och resultat

Video- och ljudbaserad data m˚ aste, precis som alla andra kvalitativa metoder, ta h¨ ansyn till validitet, reliabilitet och till¨ ampbarhet vid dataanalysen[11]. Eftersom resultatet kommer att presenteras p˚ a ett noggrant vis, och fr¨ amst baseras p˚ a de direkta utta- landen studenterna gjort, ges en god chans f¨ or l¨ asaren att uppfatta beskrivningen som trov¨ ardig. Sj¨ alvklart kan kunskapen som f¨ ormedlas i studien aldrig vara “s¨ aker”, men tanken med den noggranna beskrivningen av materialet, som sker i 4 Resultat ¨ ar att redog¨ ora f¨ or l¨ asaren att slutsatserna som dras ¨ ar baserade p˚ a det som g˚ ar att identifi- era i materialet, och inte p˚ a egna tolkningar hos f¨ orfattaren. Det ¨ ar endast s˚ adant som potentiellt sett kan observeras och uppfattas p˚ a liknande s¨ att av flera individer som kan r¨ aknas som regelr¨ att data[8]. D¨ arf¨ or kan det vara en allm¨ an uppfattning att studien har god validitet.

De data som samlats ¨ ar kvalitativ och begr¨ ansas till de studerade situationerna och den aktuella laborationen. Resultatet kan d¨ arf¨ or inte appliceras p˚ a n˚ agon annan laboration eller situation ¨ an de studerade. Resultatet skulle inte heller upprepas om studien utf¨ ors igen.

Den kritik som kan komma att l¨ aggas fram senare ¨ ar till f¨ or att skapa kunskap och dis- kussion kring ¨ amnet laborationer, och inte f¨ or att ifr˚ agas¨ atta den aktuella laborationen eller sl˚ a ner p˚ a studenterna som deltar. Unders¨ okningen kan t¨ ankas vara till¨ ampbar i de fall d¨ ar en annan laboration studeras, och resultatet j¨ amf¨ ors med denna studie. Studi- en kan ocks˚ a till¨ ampas i de situationer d¨ ar diskussioner kring syften med laborationer uppst˚ ar.

Vad g¨ aller reliabiliteten har transkriberingen skett p˚ a ett noggrant s¨ att och f¨ orhoppningen

¨ ar att eventuella felaktigheter har uppm¨ arksammats och r¨ attats till. Detta ¨ ar en av f¨ ordelarna med videoanalys, materialet kan studeras upprepade g˚ anger och det som pre- senteras som resultat ¨ ar det som faktiskt unders¨ okts[11]. Att l¨ asaren uppfattar studien som ordentligt genomf¨ ord ¨ okar reliabiliteten f¨ or studien.

Observationer liknande de som denna studie bygger p˚ a kan inte registrera studenter- nas intentioner med sina handlingar, eller studenternas tolkningar av situationen. Detta begr¨ ansar studien i den mening att det inte g˚ ar att analysera om det som studenterna uttrycker till laborationskamraterna, b˚ ade kroppsligt och muntligt, ¨ ar alla de tankar och reflektioner som studenten i fr˚ aga har. Det p˚ averkar inte reliabiliteten hos studien ef- tersom resultatet inte bygger p˚ a s˚ adana analyser, men det ¨ ar en brist med studien som hade kunnat undvikas till st¨ orre grad med en kompletterande metod f¨ or datainsamling, till exempel formul¨ ar eller intervju.

Heikkil¨ a och Sahlmstr¨ om[9] betonar att inspelningsmetoden ska spegla det teoretiska

intresset, vilket uppfylls d˚ a videokameror och ljudupptag ¨ ar placerade f¨ or att registrera

alla situationer.

Ljudupptagningarna hade med f¨ ordel kunnat g¨ oras med externa mikrofoner p˚ a varje student, f¨ or att slippa arbetet med att lyssna p˚ a olika filer fr˚ an olika ljudupptagningar.

F¨ ordelen med en ¨ overgripande inspelning ¨ ar dock att en konversation l¨ att kan registre- ras. Ett tillv¨ agag˚ angss¨ att ¨ ar att ha externa mikrofoner f¨ or situationer d¨ ar samtalet blir otydligt i den ¨ overgripande ljudupptagningen.

Att forskaren arbetat mycket med laborationen och ¨ ar insatt i dess utf¨ orande och m¨ ojligheter ¨ ar en f¨ ordel f¨ or analysprocessen d˚ a forskaren har st¨ orre m¨ ojligheter att fo- kusera p˚ a det som ska studeras och inte l¨ agga energi p˚ a annat som sker i videon och vid laborationstillf¨ allet.

4 Resultat

I detta avsnitt presenteras resultatet av videoanalysen f¨ ordelat p˚ a de tv˚ a fr˚ agest¨ allningarna och de tv˚ a grupperna. Analysen best˚ ar av identifikationer i transkriberingen som besva- rar fr˚ agest¨ allningarna. Till fr˚ agest¨ allning 1 som behandlar f¨ ordelningen av arbetet mellan laborationens olika moment har momentens tid registrerats och presenteras nedan i 4.1 F¨ ordelning av arbetet mellan laborationens olika moment.

Till fr˚ agest¨ allning 2, som behandlar hur studenterna arbetar med det givna syftet hos laborationen, har alla tillf¨ allen d¨ ar detta identifieras i videon anv¨ ands i resultatet. Syf- tena presenteras nedan i tv˚ a underrubriker hos varje grupp. Alla dessa tillf¨ allen fr˚ an transkriberingen fr˚ an Grupp 1 och Grupp 2 finns i A.4 Tillf¨ allen d¨ ar Grupp 1 behandlar resultatet respektive A.5 Tillf¨ allen d¨ ar Grupp 2 behandlar resultatet. Att behandla resul- tatet hos laborationen har tolkats som de tillf¨ allen d˚ a studenterna antingen kommenterar v¨ armekamerans bild p˚ a datorsk¨ armen, tillf¨ allen d¨ ar de f¨ ors¨ oker f¨ orklara v¨ armekamerans bild p˚ a datorsk¨ armen och tillf¨ allen d¨ ar de pratar om fenomen eller resultat som inte ¨ ar kopplat till en specifik bild fr˚ an v¨ armekameran p˚ a datorsk¨ armen.

F¨ or att f˚ a en f¨ orst˚ aelse f¨ or vad studenterna arbetar med under laborationstillf¨ allet rekom- menderas att l¨ asa laborationsinstruktionerna som finns i A.2 Laborationsinstruktioner.

4.1 F¨ ordelning av arbetet mellan laborationens olika moment

Fr˚ agest¨ allning som besvaras h¨ ar ¨ ar “Hur f¨ ordelar studenterna arbetet mellan att l¨ asa

instruktioner, ordna uppst¨ allningen, samla in m¨ atv¨ arden och behandla resultatet under

laborationens g˚ ang?”. Tiderna kommer att avrundas till hela minuter i beskrivningen av

utf¨ orandet hos grupperna.

Grupp 1

L¨ asa laborationsinstruktioner

Efter att studenterna presenterats f¨ or laborationsuppst¨ allningen och laborationsinstruk- tionerna b¨ orjar samtliga i gruppen att l¨ asa instruktionerna efter S1:s initiativtagande.

S3 p˚ apekar att det ¨ ar flera sidor att l¨ asa och studenterna l¨ aser sedan i 5 minuter var f¨ or sig tills S2 fr˚ agar om de ska smyga ig˚ ang laborerandet, varp˚ a S1 f¨ oresl˚ ar att de ska f¨ olja det stegvisa som finns i laborationsinstruktionen. Vid detta tillf¨ alle har S3 en- dast l¨ ast f¨ orsta sidan som kortfattat beskriver de olika experimenten, samt information om v¨ armekameran. S1 och S2 har l¨ ast den f¨ orsta sidan som behandlar Experiment 1.

Texten de d˚ a l¨ ast f¨ orklarar hur uppst¨ allningen ska f¨ orberedas inf¨ or m¨ atningarna i Ex- periment 1. Gruppen har sedan laborationsinstruktionerna n¨ ara till hands under hela laborationstillf¨ allet och kontrollerar att de utf¨ or experimenten och momenten i r¨ att ord- ning. Gruppen l¨ aser innantill i laborationsinstruktionerna n¨ ar en m¨ atning ¨ ar slut och en ny ska p˚ ab¨ orjas.

Forskaren fick ingripa i utf¨ orandet av laborationen d˚ a studenterna inte l¨ ast den del i instruktionen d¨ ar det st˚ ar att m¨ atningen startar s˚ a fort glaset placeras i uppst¨ allningen i Experiment 1. De startade inte m¨ atningen sj¨ alvmant och inget ingripande skulle lett till missvisande resultat av v¨ armekameran bilder. Ingripande skedde b˚ ade vid m¨ atning 1 med f¨ onsterglaset och vid m¨ atning 2 med bel¨ aggningsglaset.

Ordna laborationsuppst¨ allningen

Vad g¨ aller tid f¨ or att st¨ alla i ordning laborationsuppst¨ allningen tar det fr˚ an att stu- denterna slutat l¨ asa laborationsinstruktionen 14 minuter tills de tar f¨ orsta m¨ atv¨ ardet i Experiment 1, m¨ atning 1. N¨ ar sista m¨ atningen i Experiment 1, m¨ atning 1 gjorts tar det 1 minut innan de startar Experiment 1, m¨ atning 2.

N¨ ar sista m¨ atningen i Experiment 1, m¨ atning 2 gjorts tar det 10 minuter innan grup- pen tar den f¨ orsta m¨ atningen f¨ or Experiment 2, m¨ atning 1. Tiden det tar mellan att m¨ atv¨ arden tas f¨ or m¨ atning 1 och m¨ atning 2 i Experiment 2 ¨ ar 6 minuter.

Samla m¨ atv¨ arden

Alla m¨ atningar hos de olika experimentet tog 10 minuter f¨ or Grupp 1. Studenterna uppmanades i laborationsinstruktionerna att samla m¨ atv¨ arden en g˚ ang i minuten under en p˚ ag˚ aende m¨ atning. Studenterna i Grupp 1 f¨ oljde detta och samlade d¨ arf¨ or m¨ atv¨ arden under totalt 40 minuter under laborationstillf¨ allet.

Behandla resultatet

Totalt behandlade Grupp 1 laborationens resultat 24 g˚ anger. Alla dessa tillf¨ allen finns representerade i A.4 Tillf¨ allen d¨ ar Grupp 1 behandlar resultatet, under respektive rubrik.

Mer specifikt hur gruppen arbetade med resultatet presenteras i 4.2 Studenternas arbete

med det givna syftet.

Grupp 2

L¨ asa laborationsinstruktioner

Efter att studenterna presenterats f¨ or laborationsuppst¨ allningen och laborationsinstruk- tionerna b¨ orjar S4 och S5 att l¨ asa instruktionerna men kommer efter 2 minuter fram till att de ska g¨ ora den f¨ orsta m¨ atningen och sedan l¨ asa mer.

Studenterna i Grupp 2 ¨ ar noga med att l¨ asa laborationsinstruktionerna h¨ ogt innantill f¨ or den andra laborationskamraten. Detta inneb¨ ar att ingripande endast sker en g˚ ang d˚ a stu- denterna gl¨ omt att s¨ atta p˚ a locket innan de startar f¨ orsta m¨ atningen f¨ or Experiment 1.

Studenterna beh¨ over ¨ aven v¨ agledning av forskaren vid starten av m¨ atning 2, Experiment 1, d˚ a studenterna inte l¨ aser i instruktionerna att kokplattans temperatur ska h˚ allas kon- stant mellan m¨ atningarna. Studenterna byter f¨ onsterglaset mot bel¨ aggningsglaset utan att kontrollera att temperaturen ¨ ar konstant. Detta betyder att v¨ armekamerans bilder fr˚ an de olika m¨ atningarna blir sv˚ arare att j¨ amf¨ ora. V¨ agledningen som ges av forskaren

¨ ar att s˚ a l¨ ange temperaturen ¨ ar konstant, trots att den ¨ ar l¨ agre, s˚ a g˚ ar m¨ atningen att genomf¨ ora, men att detta m˚ aste beaktas vid behandling av resultatet.

Precis som Grupp 1 har Grupp 2 laborationsinstruktionerna n¨ ara till hands under he- la laborationstillf¨ allet och kontrollerar att de utf¨ or experimenten och momenten i r¨ att ordning. Det sker ofta att en student l¨ aser h¨ ogt och den andra utf¨ or det som enligt laborationsinstruktionerna ska g¨ oras.

Ordna laborationsuppst¨ allningen

Vad g¨ aller tid f¨ or att st¨ alla i ordning laborationsuppst¨ allningen ¨ overensst¨ ammer tiderna f¨ or Grupp 2 med de som registrerats f¨ or Grupp 1, f¨ orutom att det tar lite l¨ angre tid f¨ or Grupp 2 att starta den allra f¨ orsta m¨ atningen. Det tar f¨ or Grupp 2 17 minuter. Precis som f¨ or Grupp 1 tar det bara 1 minut f¨ or Grupp 2 att avbryta m¨ atning 1 i Experiment 1 innan de tar de f¨ orsta m¨ atv¨ ardet f¨ or m¨ atning 2. Det tar ocks˚ a 10 minuter innan gruppen tar den f¨ orsta m¨ atningen f¨ or Experiment 2, m¨ atning 1, efter att Experiment 1 avslutats.

Tiden det tar f¨ or studenterna att st¨ alla i ordning uppst¨ allningen mellan m¨ atning 1 och m¨ atning 2 i Experiment 2 ¨ ar precis som f¨ or Grupp 1 6 minuter.

Samla m¨ atv¨ arden

Precis som Grupp 1 genomf¨ orde Grupp 2 m¨ atningar i totalt 40 minuter, det vill s¨ aga 10 minuter per m¨ atning. Studenterna i Grupp 2 f¨ oljde laborationsinstruktionerna och samlande m¨ atv¨ arden en g˚ ang i minuten per m¨ atning under hela laborationen.

Behandla resultatet

Totalt behandlade Grupp 2 laborationens resultat 12 g˚ anger. Alla dessa tillf¨ allen finns

4.2 Studenternas arbete med det givna syftet

Fr˚ agest¨ allningen som i denna del ska besvaras ¨ ar “Hur arbetar studenterna med det givna syftet hos laborationen?”. Enligt 2.4 Laborationens syfte ¨ ar laborationens syfte att dels l˚ ata studenterna bekanta sig med m¨ attekniker och uppst¨ allningar, men ocks˚ a mer speci- fikt l˚ ata studenterna bekanta sig med begreppen absorption, emission, reflektion, trans- mission och emissivitet f¨ or v¨ armestr˚ alning. Laborationsuppst¨ allningen ger m¨ ojlighet att visualisera dessa begrepp, eller fr˚ anvarandet av dem som i fallet med transmission. Syftet

¨ ar s˚ aledes att studenterna ska identifiera fenomenen och f¨ orst˚ a hur de kopplas samman och p˚ a s˚ a vis kunna f¨ orklara v¨ armekamerans bilder.

Nedan beskrivs hur Grupp 1 respektive Grupp 2 arbetar med dessa syften. Vad g¨ aller att anv¨ anda begreppen f¨ or att f¨ orklara v¨ armekamerans bild ges en beskrivning av det som ti- digare kallats “Behandling av resultat” i 4.1 F¨ ordelning av arbetet mellan laborationens olika moment.

Grupp 1

M¨ attekniker och uppst¨ allning

Det ¨ ar uppst¨ allningen och v¨ armekameran som ¨ ar de m¨ attekniker studenterna bekantar sig med under laborationen. Vad g¨ aller v¨ armekameran behandlar studenterna b˚ ade hur den registrerar inkommande str˚ alning, men ocks˚ a vad den l˚ asta skalan inneb¨ ar och vad avl¨ asningskrysset ¨ ar f¨ or n˚ agot.

Nedan visas ett exempel p˚ a ett tillf¨ alle som visar att Grupp 1 inte f¨ orst˚ ar uppst¨ allningen och vad v¨ armekameran registrerar. Tillf¨ allet sker under Experiment 1, m¨ atning 1.

Tillf¨ alle 4

S1: den d¨ ar l¨ ar ju registrera glaset? (pekar p˚ a sk¨ armen) S2: vad sa du?

S1: den d¨ ar l¨ ar ju registrera glaset? (pekar p˚ a sk¨ armen) S3: ja det borde den g¨ ora

S2: mm

S1: f¨ or det ¨ ar ju det h¨ ar kameran tittar p˚ a (sl˚ ar ihop h¨ anderna upprepade g˚ anger) S2: Det ¨ ar sant

Ett annat exempel d¨ ar det blir tydligt att v¨ armekamerans och glasets placering inte ¨ ar

till k¨ annedom f¨ or alla studenter i gruppen ¨ ar i slutet av laborationen, vid Experiment

2, m¨ atning 2 n¨ ar studenterna har denna konversation:

Tillf¨ alle 24

S2: men sitter glaset mellan kameran och den h¨ ar (pekar p˚ a uppst¨ allningen) S3: ee

S1: aa f¨ or det (b˚ ade S1 och S3 gestikulerar mycket, b¨ ojer h¨ ander och armar)

S3: glaset st˚ ar h¨ ar och sen ¨ ar det t¨ ankt att den ska l¨ asas av h¨ ar (st¨ aller upp sin arm som glaset och visar med andra handen att det reflekteras i glaset, ordet reflektion n¨ amns inte)

S2: mm s˚ a det ¨ ar reflek, aa ass˚ a... (visar en b¨ ojd arm) S1: ja det ¨ ar inte direkt p˚ a

S2: nej (S1 och S2 kollar p˚ a sk¨ armen, S3 bl¨ addrar i instruktionerna)

Arbetet med begreppen och f¨ orklaring av v¨ armekamerans bild

Av de 24 g˚ anger gruppen arbetar med resultatet ¨ ar 23 av dem att de kommenterar v¨ armekamerans bild. Av dessa 23 tillf¨ allen ¨ ar 7 stycken tillf¨ allen d¨ ar studenterna f¨ ors¨ oker att f¨ orklara v¨ armekamerans bild. Ett exempel p˚ a ett tillf¨ alle d¨ ar studenterna kommente- rar v¨ armekamerans bild utan att f¨ ors¨ oka f¨ orklara den ¨ ar Tillf¨ alle 8, som ¨ ager rum under Experiment 1, m¨ atning 1.

Tillf¨ alle 8

S1: den g˚ ar fr˚ an att vara gr¨ on i b¨ orjan till liksom orange (S1 pekar p˚ a sk¨ armen, S2 kollar p˚ a datorsk¨ armen, S3 kollar p˚ a annat)

S2: ja det g˚ ar ju upp˚ at i alla fall (drar fingret l¨ angst skalan p˚ a datorsk¨ armen), den borde bli r¨ od snart

S1: mm ja juste d¨ ar ¨ ar skalan ja (S2 forts¨ atter att kolla p˚ a datorsk¨ armen)

Tv˚ a tillf¨ allen d¨ ar studenterna ¨ aven f¨ ors¨ oker f¨ orklara v¨ armekamerans bild ¨ ar Tillf¨ alle 5 som sker under Experiment 1, m¨ atning 1 och Tillf¨ alle 19 som sker under Experiment 2, m¨ atning 2.

Tillf¨ alle 5

S2: man ser lite f¨ or¨ andring nu (talar fr¨ amst till S1 och pekar p˚ a sk¨ armen, S3 kollar p˚ a annat)

S1: jag t¨ anker att f¨ orut s˚ ag man kokplattan f¨ or att det inte fanns n˚ agonting emellan.

Eller?

(pausar)

Tillf¨ alle 19

S1: den h¨ ar b¨ orjade ju p˚ a gr¨ on (tittar p˚ a sk¨ armen, b˚ ade S2 och S3 lyssnar) S3: jaa

S1: den ¨ ar lite varmare ¨ an den andra

S3: antingen ¨ ar det det, eller s˚ a ¨ ar det d˚ alig emissivitet, (s¨ ager m¨ atv¨ ardet 10,5) S1: ett glas emellan ja

S3: ja som sagt 10,5

Tillf¨ alle 24 (4.2) ¨ ar det enda tillf¨ alle d¨ ar studenterna diskuterar resultatet utan en direkt koppling till v¨ armekamerans bild, vilket betyder att majoriteten av studenternas kom- mentarer handlar om att kommentera v¨ armekamerans bild utan att f¨ orklara den. Av de 7 tillf¨ allen d¨ ar gruppen f¨ ors¨ oker att f¨ orklara v¨ armekamerans bild anv¨ ands begreppen endast en g˚ ang och det ¨ ar i Tillf¨ alle 19 (4.2), som visas ovan, n¨ ar S3 anv¨ ander begreppet emissivitet.

Grupp 2

M¨ attekniker och uppst¨ allning

I de diskussioner som studenterna i Grupp 2 har framg˚ ar inga sv˚ arigheter kring v¨ armekamerans funktioner eller hur den fungerar, eller placering av uppst¨ allningens olika komponenter.

S4 st¨ aller vid Tillf¨ alle 8, som sker under Experiment 2, m¨ atning 2, en fr˚ aga om “det”

g˚ ar igenom glaset, men r¨ attar sedan sig sj¨ alv.

Tillf¨ alle 8

S4: nu ¨ ar det borta!

S5: mm

S5: men jag fattar inte grejen, vi har krysset p˚ a den d¨ ar (pekar inte p˚ a sk¨ armen) d˚ a borde inte det bakom spela roll p˚ a vad den har p˚ a den siffran d¨ ar liksom, det ¨ ar en sak (blir avbruten av S4)

S4: det g˚ ar v¨ al igenom glaset antar jag och sen, nu g˚ ar det v¨ al igenom?

nej nu g˚ ar den inte igenom glaset

S5: nej exakt, nu ¨ ar ju glaset bara bakom

S4: d˚ a ¨ ar det ju j¨ avligt skumt att den h¨ ar blir varmare ju, S5: mm

S4: faktiskt

(paus)

S4: (b˚ ada kollar p˚ a sk¨ armen) det h¨ ar f¨ orst˚ ar jag inte riktigt

S5: nej (pausar) det borde inte spela n˚ agon roll vad som ¨ ar runtomkring. Den har ju bara, liksom den m˚ aste ju fokuserat krysset liksom

S4: ja exakt det ¨ ar v¨ al bara str˚ alningen som (b˚ ada sitter och kollar p˚ a sk¨ armen) S4: aa ja vette fan (S5 skakar p˚ a huvudet)

Arbetet med begreppen och f¨ orklaring av v¨ armekamerans bild

Grupp 2 kommenterade inte v¨ armekamerans bild lika m˚ anga g˚ anger som Grupp 2.

Av de 12 g˚ anger som gruppen arbetar med resultatet ¨ ar 4 av dem inte kopplade till v¨ armekamerans bild och av de 8 g˚ anger de kommenterar v¨ armekamerans bild ¨ ar det endast 2 av dem d¨ ar de ¨ aven f¨ ors¨ oker f¨ orklara v¨ armekamerans bild.

Tv˚ a exempel p˚ a tillf¨ allen d¨ ar studenterna kommenterar v¨ armekamerans bild utan att f¨ orklara den ¨ ar Tillf¨ alle 3, som ¨ ager rum under Experiment 1, m¨ atning 2 och Tillf¨ alle 6, som ¨ ager rum under Experiment 2, m¨ atning 1.

Tillf¨ alle 3

S5: den ¨ ar inte lika r¨ od som f¨ orra g˚ angen

S4: nej det ¨ ar lugnare faktiskt, mycket lugnare (paus) d¨ ar var den r¨ od f¨ orra g˚ angen (B˚ ade S4 och S5 kollar p˚ a sk¨ armen, S4 pekar p˚ a sk¨ armen)

S5: aa den b¨ orjar bli r¨ od d¨ ar i mitten nu, va den 32 grader p˚ a slutet?

S4: jag tror den var lite h¨ ogre till och med S5: aa

Tillf¨ alle 6

S5: nu ¨ ar den gr¨ on!

S4: och 20 grader. Behaglig och gr¨ on

De tv˚ a tillf¨ allen d¨ ar studenterna ¨ aven f¨ ors¨ oker f¨ orklara v¨ armekamerans bild f¨ orutom att kommentera dess utseende ¨ ar Tillf¨ alle 8 (4.2) som beskrivs ovan och Tillf¨ alle 7 som ¨ ager rum under Experiment 2, m¨ atning 1.

Tillf¨ alle 7

S4: yes, den ¨ ar gul! (S5 nickar och b˚ ada kollar p˚ a sk¨ armen) (paus)

S4: j¨ adrar vad ur fokus den blev

Vid tv˚ a av de fyra tillf¨ allen d¨ ar studenterna kommenterar resultatet utan en koppling till en specifik situation uppkommer diskussionen f¨ or att S5 funderar p˚ a hur resultatet kommer att bli. Tillf¨ alle 9 sker under Experiment 1, m¨ atning 1, allts˚ a n¨ ar m¨ atningen med f¨ onsterglaset p˚ ag˚ ar, och Tillf¨ alle 11 sker under Experiment 2, m¨ atning 1.

Tillf¨ alle 9

S5: skulle metallytan vara mot plattan?

S4: aa, som ska vara riktad mot v¨ armekameran S5: Ja exakt,

S4: s˚ a sk¨ armen kommer bli lika varm S5: nej, den kommer ju att reflektera bort S4: ja eller s˚ a f˚ ar man upp temperaturen

S5: men det ¨ ar en ju en metallyta s˚ a den liksom kommer ju reflektera lite S4: aa, men det g¨ or v¨ al glas ocks˚ a t¨ anker jag

S5: som folie liksom

(de tar m¨ atv¨ arden samtidigt som de forts¨ atter diskussionen) S4: glas sl¨ apper ju igenom synligt ljus, men reflekterar infrar¨ ott S5: aa, men det kan va om det ¨ ar ¨ annu mer med metallytan (De funderar och kollar p˚ a instruktionerna och sk¨ armen)

Tillf¨ alle 11

S5: vad ¨ ar rimligt h¨ ar d˚ a vilken borde bli varmast snabbast? Den med... Den h¨ ar borde ju vara snabbare ¨ an den andra, eftersom den har spegelglaset hit˚ at

S4: aa

S5: d˚ a beh˚ alls ju mer v¨ arme in i utrymmet (tar m¨ atv¨ arden)

S4: s˚ a borde det ju bli

S5: Det ¨ ar ju inte s˚ a f¨ orv˚ anande med tanke p˚ a hur l˚ ang tid det h¨ ar tar

S4: nej verkligen inte, vi ¨ ar ju n¨ astan uppe i 3 grader per minut (kollar p˚ a m¨ atv¨ ardena p˚ a pappret)

De andra tv˚ a tillf¨ allena d¨ ar resultatet inte ¨ ar kopplat till en specifik bild ¨ ar tillf¨ alle 10,

som sker under Experiment 1, m¨ atning 2, och Tillf¨ alle 12 som sker under Experiment 2,

m¨ atning 2.

Tillf¨ alle 10

S5: den stiger ju lite lite, men det ¨ ar ju s˚ a pass n¨ ara liksom att i slutet kanske den ¨ ar samma,

S4: men d˚ a ¨ ar det ju sv˚ art att f˚ a fram n˚ agonting, i och f¨ or sig s˚ a har det ju inte h¨ ant s˚ a mycket ¨ an,

aa men nu b¨ orjar den (pekar p˚ a sk¨ armen).

S5: nej det ¨ ar sant men samtidigt s˚ a b¨ orjade glaset bli varmt direkt h¨ ar s˚ a (pekar p˚ a de f¨ orsta m¨ atv¨ ardena fr˚ an Experiment 1, m¨ atning 1)

S4: mm

Tillf¨ alle 12

S5: Jag t¨ ankte att den h¨ ar skulle vara l˚ angsammare (rycker p˚ a axlarna) S4: glaset ¨ ar, inte blir s˚ a varmt, det som skickar ut (pausar) str˚ alar liksom S4: om man hade bel¨ aggningen hit˚ at [mot v¨ armekameran] s˚ a var det ju bara

(S5 ger ingen respons utan tittar p˚ a temperaturm¨ ataren och uppmanar via ord att m¨ atv¨ arden ska tas)

5 Diskussion

Nedan f¨ oljer en diskussion kring det resultatet som beskrivits ovan. Gruppernas resultat diskuteras var f¨ or sig. Sedan f¨ oljer en diskussion kring laborationens styrkor samt f¨ orslag p˚ a ¨ andringar hos laborationen som kan hj¨ alpa studenterna att l¨ attare n˚ a de fyra centrala syftena[3].

5.1 Grupp 1

Grupp 1 utf¨ or laborationen p˚ a ett tillfredsst¨ allande s¨ att vad g¨ aller genomf¨ orandet av laborationen. De spenderar f¨ orv¨ antat mycket tid f¨ or att ordna uppst¨ allningen mellan de olika experimenten och m¨ atningarna, samt att de samlar m¨ atv¨ arden vid de tillf¨ allen som ¨ ar uppmuntrat. F¨ or att f¨ ors¨ akra sig om att resultaten fr˚ an m¨ atningarna blir de b¨ asta m¨ ojliga skulle studenterna kunnat l¨ asa laborationsinstruktionerna noggrannare vid genomf¨ orandet av Experiment 1, eftersom forskaren fick ingripa vid b˚ ada m¨ atningarna.

Vad g¨ aller l¨ asandet av laborationsinstruktionen i ¨ ovrigt l¨ aser studenterna den f¨ or att

hela tiden ha koll p˚ a att de vet vad som f¨ orv¨ antas av dem.

Av de 24 tillf¨ allen d¨ ar Grupp 1 behandlar resultatet hos laborationen ¨ ar det endast ett tillf¨ alle d¨ ar en diskussion leder till en korrekt beskrivning av resultatet och det ¨ ar Tillf¨ alle 5 (4.2). S1 t¨ anker att kokplattan inte l¨ angre ¨ ar synlig eftersom de f¨ ort ner ett glas mellan kokplattan och v¨ armekameran, vilken bekr¨ aftas av S2. Experimentet har precis startat och innan glaset f¨ ordes ner kunde kokplattans temperatur l¨ asas av med v¨ armekameran, S1:s tanke ¨ ar d¨ arf¨ or korrekt. Studenterna pratar inte vidare om vad som h¨ ander med den v¨ armestr˚ alning v¨ armekameran registrerade innan de f¨ orde ner glaset, det vill s¨ aga v¨ armestr˚ alningen fr˚ an kokplattan, nu n¨ ar glaset ¨ ar mellan kokplattan och v¨ armekameran.

De ¨ ovriga 6 tillf¨ allena d¨ ar gruppen f¨ ors¨ oker att f¨ orklara v¨ armekamerans bild leder inte till n˚ agon korrekt beskrivning d˚ a studenterna i gruppen avslutar diskussionerna utan att ha kommit fram till n˚ agonting. Ett exempel som visar detta ¨ ar Tillf¨ alle 19 (4.2) d¨ ar S1 observerar att v¨ armekameran registrerar en varmare starttemperatur f¨ or f¨ onsterglaset

¨

an f¨ or bel¨ aggningsglaset i Experiment 2. S3:s f¨ orklaring ¨ ar att det ¨ ar s˚ asom S1 f¨ oresl˚ ar, eller att emissiviteten ¨ ar d˚ alig. S2:s svar p˚ a S3:s f¨ orslag ¨ ar att det ¨ ar ett glas emellan, vilket inte kommenteras av S3, eftersom hen fokuserar p˚ a att ett m¨ atv¨ arde har tagits och att det m˚ aste skrivas ner. Detta leder till att konversationen avslutas i och med att m¨ atv¨ arden tas och det ges ingen vidare f¨ orklaring kring vad S3 menade med att emissiviteten ¨ ar d˚ alig.

Tillf¨ alle 19 (4.2) ¨ ar ¨ aven det enda tillf¨ alle d¨ ar n˚ agot av de behandlade fysikaliska be- greppen anv¨ ands, det vill s¨ aga att S3 anv¨ ander begreppet emissivitet f¨ or att f¨ orklara att f¨ onsterglaset ¨ ar varmare ¨ an bel¨ aggningsglaset i Experiment 2.

Begreppen reflektion anv¨ ands n¨ astan vid ett tillf¨ alle av S2. Det ¨ ar Tillf¨ alle 24 (4.2) d¨ ar S2 fr˚ agar om v¨ armekameran sitter mellan glaset och objektet, varp˚ a S1 och S3 gestikulerar att det ¨ ar reflektion som sker, men ingen av dem anv¨ ander begreppet. N¨ ar S2 f¨ orst˚ ar vad de f¨ ors¨ oker beskriva s¨ ager hen “mm s˚ a det ¨ ar reflek, aa ass˚ a” och visar sedan ocks˚ a en b¨ ojd arm.

Studenterna i Grupp 1 har inga diskussioner kring hur resultatet kan komma att bli f¨ or de olika m¨ atningarna, och f¨ ors¨ oker aldrig fysikaliskt beskriva varf¨ or bilderna fr˚ an de olika m¨ atningarna i experimenten ser olika ut. Studenterna konstaterar endast skillnaderna mellan bilderna, vilket inte leder till n˚ agon f¨ orst˚ aelse kring varf¨ or v¨ armekamerans bilder ser ut som de g¨ or. Detta visar att Grupp 1 arbetar mycket lite med att fysikaliskt be- skriva v¨ armekamerans bilder och att de inte anv¨ ander sig av begreppen som ¨ ar kopplade till laborationen n¨ ar de talar om v¨ armekamerans bilder. Majoriteten av tillf¨ allena d¨ ar v¨ armekamerans bild diskuteras ¨ ar kopplade till vilka f¨ arger som syns p˚ a bilden, samt att man ser n˚ agot p˚ a sk¨ armen till exempel en kant kring objektet (Tillf¨ alle 17 (A.4)).

B˚ ade Tillf¨ alle 4 (4.2) och Tillf¨ alle 24 (4.2) som beskrivits ovan visar att studenterna

inte f¨ orst˚ ar uppst¨ allningen. Det finns ett ytterligare exempel som beskriver att studen-

terna inte kan f¨ orklara v¨ armekamerans bild p˚ a grund av att en student inte f¨ orst˚ ar

uppst¨ allningen, det ¨ ar Tillf¨ alle 22 (A.4). ¨ Aven denna konversation leder inte till n˚ agon

f¨ orklaring utan studenterna blir tysta f¨ or att det ska tas ett m¨ atv¨ arde.