Institutionen för naturvetenskap
Examensarbete
Kerstin Svanberg
Huvudområde: Biologididaktik
Nature of Science (NOS)
som innehållsbärande idé i
gymnasieskolans biologiundervisning
Examensarbetets titel: Nature of Science (NOS) som innehållsbärande idé i gymnasieskolans biologiundervisning
Studentens namn: Kerstin Svanberg Examensarbete, Biologididaktik 30 hp Lärarexamen
Handledare: Fil. dr. Barbro Gustafsson Linnéuniversitetet,
Institutionen för naturvetenskap Examinator: Fil. dr. Mattias Lundin Linnéuniversitetet,
Institutionen för pedagogik, psykologi och idrottsvetenskap
Examensarbetet ingår i Lärarutbildningsprogrammet
Abstract
Med en ständigt ökande stoffmängd inom gymnasieskolans biologiämne är det en nyckeluppgift för läraren att prioritera undervisningsinnehåll för att ge utrymme/möjlighet till fördjupning och progression. Styrdokumenten anger att eleverna förutom ämneskunskap av faktakaraktär även ska tillägna sig kunskap om ”naturvetenskapens karaktär”, Nature of science (NOS).
Syftet med mitt examensarbete är att utifrån skolans praktik belysa och diskutera förutsättningarna för att använda NOS som innehållsbärande idé där NOS-aspekter utgör ett instrument (bland flera) för stoffurval. Kvalitativa intervjuer har genomförts med fem gymnasielärare i biologi rörande deras uppfattningar om och värderingar av NOS i undervisningen samt om hur de ställer sig till NOS som innehållsbärande idé. Aktuella styrdokument har analyserats med avseende på skrivningar om NOS utifrån vedertagna NOS-aspekter.
Genomgången av styrdokumenten har visat att de innehåller talrika skrivningar med koppling till NOS. I intervjuerna uppgav lärarna dock att explicit NOS-undervisning förekom endast i mycket begränsad omfattning. Möjliga underliggande faktorer som kan utgöra hinder för NOS i
undervisning träder fram i lärarnas utsagor, exempelvis:
• NOS tillmäts inte uppmärksamhet i nämnvärd omfattning vid tolkning av styrdokumenten.
• Organisatoriska och administrativa hinder för att genomföra undervisning på ett alternativt sätt.
• Brist på lättillgängligt undervisningsmaterial passande en undervisningsuppläggning med NOS.
• Omedvetenhet hos lärarna om vad som är känt om NOS-undervisning.
Utifrån resultaten i denna pilotstudie anser jag att det finns argument som talar för att vidare undersöka möjligheten att låta NOS bilda en struktur som likt en röd tråd får löpa genom undervisningsplaneringen. Examensarbetet har mynnat ut i ett diskussionsunderlag för fördjupad ventilering av NOS som möjlig innehållsbärande idé i biologiundervisningen samt i ett exempel på undervisningsplanering enligt denna idé.
Nyckelord: nature of science, naturvetenskapens karaktär, innehållsrelaterad didaktisk kunskap, gymnasieskolan, styrdokument, biologi, naturvetenskap, lärarperspektiv.
Sammanfattning
Med en ständigt ökande stoffmängd inom biologiämnet kan det från elevens horisont te sig som att studierna handlar om att lära sig lite om mycket med konsekvensen att det blir svårt att hitta sammanhang och nå fördjupning, det är inte osannolikt att bristande intresse för ämnet följer i kölvattnet. Detta aktualiserar den nyckelroll som lärare har när det gäller att välja ett prioriterat innehåll i undervisningen. Utmaningen är att göra det möjligt för eleverna att uppnå förståelse, fördjupning och progression i sitt lärande samtidigt som styrdokumentens syften och mål uppnås.
I gymnasieskolans biologiämne anger styrdokumenten att eleverna förutom ren biologisk ämneskunskap också ska tillägna sig ett tänkesätt och arbetssätt som är karaktäristiskt för naturvetenskapen, alltså kunskap om ”naturvetenskapens karaktär”. En kunskapsbas om naturvetenskapens karaktär finns som härrör från det forskningsfält som sedan mer än femtio år tillbaka studerar frågor med anknytning till ämnet och benämns Nature of science med
förkortningen NOS. Inom den utbildningsvetenskapliga forskningen betonas från flera håll betydelsen av undervisning om NOS. Mot denna bakgrund har idén att undersöka om det finns förutsättningar att använda NOS-aspekter som ett instrument (bland flera) för stoffurval
uppstått. En metafor för denna idé är att låta NOS bilda en struktur som likt en röd tråd får löpa genom hela undervisningsplaneringen med fördjupning av olika NOS-aspekter inom passande ämnesavsnitt.
Syftet med mitt examensarbete är att i gränslandet mellan didaktisk teoribildning/forskning och skolans praktik bidra med kunskap om NOS som möjlig innehållsbärande idé i gymnasieskolans biologiundervisning. Kvalitativa intervjuer har genomförts med fem gymnasielärare i biologi rörande deras uppfattningar om och värderingar av NOS i undervisningen samt om hur de ställer sig till att låta NOS vara en röd tråd i biologiundervisningen. Aktuella styrdokument för gymnasieskolans biologiämne har analyserats med avseende på skrivningar om NOS utifrån vedertagna NOS-aspekter. Studien har på grund av sin begränsade omfattning karaktären av pilotstudie.
Styrdokumentens skrivningar med koppling till NOS nyckelaspekter är talrika. Omfattningen av explicit utförd NOS-undervisning visade sig vara liten i undersökningsgruppen och lärarna sa sig inte heller ta hänsyn till NOS explicit i nämnvärd omfattning när de planerade sin undervisning.
Detta kan tolkas som att lärarna inte värderar NOS som jämbördig i status med traditionellt ämnesstoff. I intervjuerna skymtade underliggande faktorer som kan utgöra hinder för lärare att undervisa om NOS på annat sätt än de gör och därmed indirekt påverkar deras värderingar av NOS, exempelvis:
• NOS tillmäts inte uppmärksamhet i nämnvärd omfattning vid tolkning av styrdokumenten.
• Organisatoriska och administrativa hinder för att genomföra undervisning på ett alternativt sätt.
• Brist på lättillgängligt undervisningsmaterial passande en undervisningsuppläggning med NOS.
• Omedvetenhet hos lärarna om vad som är känt om NOS-undervisning.
Baserat på lärarnas utsagor och på förekomsten av NOS-skrivningar i styrdokumenten har arbetet resulterat i ett diskussionsunderlag för fördjupad ventilering av NOS som möjlig innehållsbärande idé i biologiundervisningen samt i ett exempel på undervisningsplanering som visar på ett möjligt sätt att arbeta med NOS som röd tråd. Följande åtta områden har
identifierats som relevanta att diskutera vidare i syfte att finna vägar för att utveckla NOS- undervisningen i gymnasieskolans praktik:
• NOS-kunskap och den aktuella NOS-forskningens ståndpunkter.
• Innebörden i ett naturvetenskapligt synsätt och ett naturvetenskapligt arbetssätt.
• Vad i NOS det är viktigt att eleverna får kunskap om och varför.
• Vikten av NOS-undervisning i förhållande till annat ämnesstoff.
• Strategier och former för NOS-undervisning.
• Organisatoriska hinder för att arbeta med NOS på annat sätt än vad som sker.
• Läromedlens betydelse för hur NOS-undervisning kan ske.
• Tidsaspekten.
Abstract (in English)
Because of the constantly increasing amount of information in the subject of biology at upper secondary school, a key task for the teacher is prioritizing the content design of a course, in order to give space to deepening of the studies and progression in the student´s learning. The curriculum states that the students, besides knowledge to do with conceptual understanding, should also acquire knowledge of “The Nature of Science” (NOS).
The aim of my degree paper is to shed light, based on current school praxis, on and discuss the conditions for making use of NOS as a content-bearing idea, where aspects of NOS constitute an instrument (among several) for selecting suitable subject matter. Qualitative interviews were conducted with five teachers in biology in secondary school on their views and assessments of NOS in teaching and on their opinions on NOS as a content-bearing idea. Current curriculum documents were analyzed with regard to statements on NOS issued from established NOS- aspects.
A review of the curriculum documents revealed a great number of statements on NOS. In the interviews, however, the teachers stated that explicit teaching on NOS only occurred to a limited extent. Conceivable underlying factors that can be obstacles to teaching NOS emerge in the teacher´s statements, for instance:
• NOS is not given any appreciable attention when interpreting the curriculum.
• Organizational and administrative obstacles to conducting teaching in an alternative way.
• Scarcity of easily accessible teaching material suitable for an organization of teaching based on NOS.
• Lack of awareness among the teachers on what is known about teaching NOS.
Based on the results in this pilot study, my opinion is that there are arguments pointing towards further analyzing the possibility to let NOS form a structure which runs through the
organization of teaching in biology like a main thread. The degree paper ends in a basis for discussion in order to facilitate deeper ventilation of NOS as a practicable content-bearing idea in the teaching of biology, along with an example of the planning of teaching according to this idea.
Key words: nature of science, pedagogical content knowledge, secondary school, curriculum in biology, science, teacher´s perspective.
Förord
Ofta har jag kommit att fundera över hur progression och fördjupning kan åstadkommas i lärandet inom biologiämnet. Detta intresse har sitt ursprung dels i min yrkesbakgrund där jag som biolog varit involverad i biologiutbildningar på gymnasial/eftergymnasial nivå, dels i att jag följt mina tre barns lärande inom naturvetenskap genom det svenska skolsystemet. Tankarna har funnits och frågorna har ställt sig på rad: Kan man finna en röd tråd som motverkar upprepning och ytlighet och istället skapar intresse? Är det möjligt för en tidspressad lärare att utveckla sin undervisning i sådan riktning? Funderingar av detta slag har varit betydelsefulla i uppkomsten av mitt examensarbete, ett arbete som jag gjort inom ramen för kompletterande utbildning till behörig ämneslärare i biologi och naturkunskap för gymnasieskolan och grundskolans senare år.
Genomförandet av examensarbetet har kommit att vidga mina vyer när jag har fått söka mig fram på (för mig) delvis okänd mark inom nya områden och med nya arbetsmetoder. Ibland har arbetet involverat känslan av att försöka fånga något undflyende vilket satt mitt tålamod på prov.
Samtidigt har dessa nya inblickar och utblickar varit mycket stimulerande och de har fått mina tankar att löpa i nya banor.
”Ingen människa är en ö, hel och fullständig i sig själv; varje människa är ett stycke av fastlandet, en del av det hela. … ”(Donne 1623) Utan utbyte, engagemang, bistånd och stöd från
människor i min omgivning hade denna uppsats inte blivit till. De intervjuer som genomfördes med gymnasielärare i biologi är essentiella för hela examensarbetet. Jag vill framföra mitt djupa och varma tack till dessa lärare som engagerat sig och generöst låtit mig ta del av deras kunskap, tankar och vardag i skolan. Ett stort tack riktar jag till min handledare Barbro Gustafsson som tålmodigt och uppmuntrande alltid givit mig snabb respons på det jag producerat samt agerat bollplank för tankegångar av allehanda slag. Mina barn Tove, Jockum och Olof har stått ut och kärleksfullt supportat mig med samtal, datorfixande och nackmassage när jag som bäst behövt det − kram och tack för allt. Till mina vänner Ulla W., Maria B., Irene B. och Katarina G. vill jag sända ett varmt tack för att de under arbetets gång tagit sig tid och läst och lämnat värdefulla synpunkter.
Kalmar i mars 2011
Innehållsförteckning
Sammanfattning ... III Abstract (in English) ... IV Förord ... V Innehållsförteckning ... VI
1 Inledning ... 1
1.1 Utgångspunkt ... 1
1.2 Avgränsningar ... 1
1.3 Uppsatsens disposition ... 2
2 Bakgrund ... 3
2.1 Synsätt på lärande och kunskap i naturvetenskaplig undervisningsforskning ... 3
2.1.1 Allmänna teoretiska plattformar ... 5
2.1.2 Innehållsorienterad teori ... 6
2.1.3 Didaktiska utvecklingsspår ... 7
2.2 Naturvetenskapens karaktär – NOS ... 9
2.2.1 Vad är NOS? ... 9
2.2.2 Betydelsen av NOS i undervisning och för lärande ... 10
2.2.3 NOS i styrdokumenten ... 12
2.3 Stoffurval och undervisningens röda tråd ... 13
2.4 Avstånd mellan forskning i utbildningsvetenskap och skolpraktik ... 14
2.5 Sammanfattning ... 14
3 Syfte, frågeställningar och metod ... 16
3.1 Syfte ... 16
3.2 Frågeställningar ... 16
3.3 Metod ... 17
3.3.1 Arbetets uppläggning ... 17
3.3.2 Metodval, genomförande och analys av data ... 18
3.3.3 Etiska aspekter ... 25
4 Resultat ... 27
4.1 Lärares uppfattningar om NOS ... 27
4.1.1 Lärares syn på innebörden av NOS ... 27
4.1.2 Aspekter av NOS som lärare ser som viktiga för elever att ha kunskap om ... 28
4.2 Lärares beskrivningar av undervisningsstrategier när det gäller NOS ... 29
4.2.1 Lärares beskrivningar av hur undervisningen om NOS organiseras ... 29
4.2.2 Lärares beskrivningar av sin NOS-undervisning utifrån tillvägagångssätt och innehåll ... 30
4.3 Lärares värderingar av NOS i relation till övrigt ämnesstoff ... 31
4.3.1 Lärares beskrivningar av NOS-undervisningens omfattning ... 31
4.3.2 Lärares beskrivningar av tillvägagångssätt vid stoffurval ... 31
4.4 Lärares syn på idén om NOS som röd tråd ... 32
4.4.1 Lärares syn på att medvetet lyfta fram NOS som en röd tråd i biologiundervisnigen ... 33
4.4.2 Lärares beskrivningar av organisatoriska frågors betydelse för NOS-undervisningen ... 33
4.5 Samband mellan NOS och skrivningar i styrdokumenten... 34
4.5.1 Skrivningar i styrdokumenten som behandlar begrepp och strategier i naturvetenskapligt arbete ... 35
4.5.2 Skrivningar i styrdokumenten som behandlar kreativitet och fantasi i naturvetenskapligt arbete ... 37
4.5.3 Skrivningar i styrdokumenten som behandlar mångfald och subjektivitet i naturvetenskapligt tänkande ... 38
4.5.4 Skrivningar i styrdokumenten som behandlar kontextens betydelse för naturvetenskapen ... 38
4.5.5 Skrivningar i styrdokumenten som behandlar föränderlighet och visshet i naturvetenskaplig kunskap ... 40
5 Synteser ... 41
5.1 Underlag för att diskutera möjligheten/lämpligheten i att lyfta fram NOS som röd tråd i planeringen av biologiundervisningen ... 41
5.2 Exempel på planering med NOS som röd tråd i biologiundervisningen ... 43
5.2.1 Planeringssekvens med NOS som röd tråd ... 43
5.2.2 Lärares kommentarer till planeringssekvensen ... 45
6 Diskussion ... 46
6.1 Lärares uppfattningar om, arbete med och värderingar av NOS ... 46
6.2 NOS i styrdokumenten... 47
6.3 NOS som röd tråd i biologiundervisningen ... 47
6.4 Avslutande kommentarer ... 48
7 Källor ... 50
8 Bilagor ... 53 Efterord ... I
1 Inledning
1.1 Utgångspunkt
Trenden under de senaste decennierna med ett minskande intresse för naturvetenskap bland ungdomar är väl undersökt och diskuterad inom undervisningsforskningen i naturvetenskap (se exempelvis Sjøberg (2005, kapitel 10)). Med säkerhet finns det en mängd olika delorsaker till att det förhåller sig på detta sätt liksom det likaledes finns en mängd olika åtgärder som kan vidtas för att försöka öka ungdomars intresse för naturvetenskap.
För mig är intresse starkt sammankopplat med att förstå och att kunna sätta in något i ett sammanhang. Om man inte förstår eller kan använda det man lärt sig på ett meningsfullt sätt tappar man lätt intresset. Att skapa förståelse och tränga på djupet kräver tid och eftertanke, något som kan vara svårt att tillgodose i dagens skolkurser i naturvetenskap eftersom framför allt lärarledd tid är en bristvara. Samtidigt är tillgången på information gigantisk. Dimenäs (2007) menar att det finns mycket som talar för att man i undervisningen försöker behålla ett alltför omfattande stoff. Därmed riskerar undervisningen att bli fragmentarisk med ringa djup med följden att det är svårt för eleverna att utveckla en äkta förståelse. Jag får en känsla av att eleverna lämnas i sticket. För att få tid till fördjupning och därmed möjlighet att utveckla äkta förståelse kommer det då an på läraren att göra ett urval och sovra i stoffmängden. En relevant fråga är då utifrån vilka kriterier ett sådant urval ska ske?
Jag tänker så här: Alla som ska lära sig något nytt har behov av att känna igen sig, att kunna orientera sig. Elevers lärande underlättas om de får tillgång till ett ramverk, en struktur där de kan infoga sina tankar och kunskaper och som hjälper dem att göra omvärlden begriplig. Det är lärarens uppgift att tydliggöra en sådan struktur. I styrdokumenten för gymnasieskolans naturvetenskapliga program framförs att eleverna förutom ämneskunskaper av faktakaraktär ska tillägna sig ett
naturvetenskapligt tänkande. En förutsättning för ett naturvetenskapligt tänkesätt är kunskap om vad som är utmärkande för naturvetenskapen som sådan −
naturvetenskapens karaktär. Skulle det vara möjligt att låta naturvetenskapens karaktär bilda den struktur som får löpa likt en röd tråd genom hela undervisningsplaneringen med fördjupning av dess olika delar inom passande undervisningsavsnitt?
Naturvetenskapens karaktär skulle då vara ett (av flera) instrument för stoffurval som läraren kan använda i sin strävan att underlätta för eleverna att utveckla äkta förståelse och därmed i förlängningen kanske även ökat intresse för naturvetenskap. Att
undersöka denna tankegång närmare är utgångspunkten i mitt examensarbete
1.2 Avgränsningar
De tankar som jag redovisat ovan kan ses som gällande för samtliga naturvetenskapliga ämnen i skolan. För att få ett hanterbart omfång på examensarbetet, och eftersom biologi är mitt huvudämne, har jag valt att avgränsa min undersökning till
biologiämnet som är ett karaktärsämne inom gymnasieskolans naturvetenskapliga
program.
Undervisningsplanering och förutsättningarna för att bedriva undervisning om naturvetenskapens karaktär är i första hand knutna till lärares arbete. Därför har jag valt att fokusera undersökningen utifrån ett lärarperspektiv.
1.3 Uppsatsens disposition
Uppsatsen är uppbyggd av fyra huvuddelar:
1. Bakgrund
2. Syfte, frågeställningar och metod 3. Resultat och syntes
4. Diskussion och avslutning
I bakgrundsdelen redovisas den teoretiska och empiriska grunden för examensarbetets problemställning. Fyra synvinklar fokuseras:
I. Synsätt på lärande och kunskap i naturvetenskaplig undervisningsforskning
I detta avsnitt tas teoretiska plattformar för kunskapssyn och lärande samt didaktiska utvecklingsspår upp.
II. Naturvetenskapens karaktär
Här redovisas det forskningsområde som behandlar frågor om naturvetenskapens karaktär och dess koppling till undervisning och styrdokument.
III. Stoffurval och undervisningens röda tråd
Betydelsen av hur ett undervisningsämne är strukturerat, hur undervisningsstoff väljs ut samt en progressionslinje i undervisningen tas upp.
IV. Avstånd mellan forskning i utbildningsvetenskap och skolpraktik
Svårigheten för rön från forskningen inom utbildningsvetenskap att få fäste i skolpraktiken ventileras.
I delen syfte, frågeställningar och metod preciseras arbetets syfte och problemställning och arbetets uppläggning tydliggörs. De metoder som använts för att generera och analysera data redovisas och diskuteras liksom genomförandet av
delundersökningarna. Även reliabilitet och validitet i samband med genomförande och analys ventileras liksom etiska aspekter på undersökningen.
I resultatdelen redovisas de analyserade resultaten från de empiriska studierna.
Synteskapitlet innehåller de vidare bearbetade resultaten förenade till synteser i form av underlag för fördjupade studier kring Naturvetenskapens karaktär som
innehållsteoretisk progressionslinje i undervisningen samt ett exempel på undervisningsplanering.
I diskussionsdelen knyts resultaten an till mina egna tankar och till liknande studier och en sammanfattande avslutande kommentar ges. Även begränsningar och konsekvenser av resultaten tas upp.
2 Bakgrund
I detta kapitel redovisas de teoretiska utgångspunkterna för examensarbetets syfte och frågeställningar varvid fyra olika aspekter fokuseras; synen på lärande och kunskap i naturvetenskaplig undervisningsforskning, naturvetenskapens karaktär, stoffurvalets betydelse i undervisningssammanhang samt avståndet mellan forskning och skolans praktik. Avslutningsvis sammanfattas bakgrundens koppling till min genomförda studie och de kunskapsanspråk som görs i arbetet lyfts fram.
2.1 Synsätt på lärande och kunskap i
naturvetenskaplig undervisningsforskning
Ordet lärande har en vid mening och dess betydelse skiftar beroende på sammanhang.
Så kan till exempel ordet lärande hänvisa till resultaten av läroprocesserna hos den enskilde, till de psykiska processer som sker hos den enskilde individen eller till samspelsprocesser mellan individen och omgivningen (Illeris 2007). I en analys av det läroteoretiska fältet använder Illeris (2007) följande definition av lärande:
Lärande är varje process som hos levande organismer leder till en varaktig kapacitetsförändring som inte bara beror på glömska, biologisk mognad eller åldrande. (s. 13)
Avgörande med denna definition är, menar Illeris (2007), att lärande innebär förändring av viss varaktighet samt att processer som socialisation, kvalificering, kompetensutveckling och terapi faller inom begreppet. Definitionen innebär också att felaktigheter och inskränkningar i läroresultatet ingår i det man lär sig (a.a.)
Enligt Illeris (2007) tankegångar omfattar allt lärande två skilda processer; en
samspelsprocess mellan individen och dess omgivning samt en inre mental tillägnelse- och bearbetningsprocess när impulserna från samspelet integreras med resultaten från tidigare lärande. Båda processerna måste vara aktiva för att lärande ska ske. I figur 2.1 nedan illustreras samspelsprocessen av en lodrät pil och tillägnelseprocessen av en vågrät pil. Samspelsprocessen äger rum mellan individen och omgivningen all vaken tid. Tillägnelseprocessen sker på det individuella planet när nya impulser fogas samman med tidigare lärande. Båda processerna är dubbla på så sätt att tillägnelseprocessen alltid omfattar både ett innehåll och en drivkraft och
samspelsprocessen alltid sker mellan individen och omgivningen. En grundläggande tes i Illeris (2007) analys av lärosituationen är att allt lärande involverar de tre dimensionerna innehåll, drivkraft och samspel. Dessa tre dimensioner är placerade i var sitt hörn i triangeln i figur 2.1. Innehållsdimensionen handlar om det som lärs och karaktäriseras med signalorden kunskap, förståelse och färdigheter.
Drivkraftsdimensionen handlar om att mobilisera den mentala energi som lärandet kräver och karaktäriseras med signalorden motivation, känslor och vilja.
Samspelsdimensionen slutligen, handlar om individens samspel med den sociala och materiella omgivningen och har signalorden handling, kommunikation och samarbete.
Om man ska uppnå en tillfredsställande förståelse eller analys av en lärosituation eller ett läroförlopp måste hänsyn tas till samtliga tre dimensioner menar Illeris (2007). I figur 2.1 visas en av mig gjord sammanfogning och bearbetning av de av Illeris (2007 s. 39, 41) skapade grafiska illustrationerna till analysen av lärandet. Figuren är min egen tolkning som endast jag är ansvarig för.
Figur 2.1 Triangel som grafiskt illustrerar lärandet och vars yta symboliserar det läroteoretiska fältet. Den lodräta pilen illustrerar lärandets samspelsprocess mellan individen och omvärlden. Den vågräta pilen illustrerar tillägnelseprocessen som enbart äger rum på det individuella planet. Lärandets tre dimensioner innehåll, drivkraft och samspel utgör triangelns tre hörn. Figuren är min egen tolkning utifrån Illeris (2007 s. 39, 41).
Som framgår av Illeris lärotriangel är skapandet av en lärosituation eller ett läroförlopp en komplex process som påverkas av en mängd olika faktorer och kan ses utifrån olika aspekter. Jag ser det som att olika aspekter och forskningsinriktningar har sin
tyngdpunkt i olika delar av triangeln och att lärandet sker genom ett ständigt utbyte och en växelverkan mellan de tre dimensionerna innehåll, drivkraft och samspel. De frågor som mitt examensarbete fokuserar på dras mot det övre vänstra hörnet i lärotriangeln där innehållsdimensionen är placerad men kopplingar finns hela tiden till triangelns övriga delar. Värt att poängtera i sammanhanget är att med Illeris (2007) definition av lärande ingår inskränkningar i läroresultatet i lärandet. Sådana
inskränkningar kan bero på att man inte förstår eller hänger med i det som lärs ut men uppstår också om mängden eller karaktären hos läromöjligheterna blir oöverstigliga eller hotfulla (a.a.). Detta fäster i sin tur uppmärksamheten på betydelsen av att medvetet välja det som ska läras ut/in så att mängden och karaktären av stoffet blir hanterbar för den lärande.
Kunskapssynen i naturvetenskaplig undervisningsforskning har sin förankring i allmän kunskapsteori. Inom den innehållsorienterade naturvetenskapliga
undervisningsforskningen har man med tiden kunnat konstatera att de allmänna teoretiska plattformarna inte är tillräckliga som stöd vid utformning av undervisning med ett specifikt innehåll varför ett nytt begrepp har skapats, innehållsorienterad teori, där även undervisningsaspekter som gynnar lärande med förståelse för ett givet innehåll har sin plats (Andersson 2008). Inom den undervisningsforskning som fokuserar på naturvetenskaplig allmänbildning menar Osborne (2007) att all
undervisning i naturvetenskap byggs upp av fyra beståndsdelar: den begreppsmässiga, den kognitiva, ’idéer-om naturvetenskap’ samt den sociala och känslomässiga.
Undervisning kan också betraktas ur ett didaktiskt perspektiv och då har den
naturvetenskapliga didaktiken sin spelplan mellan den mer generella pedagogiken och den ämnesspecifika metodiken varvid olika didaktiska utvecklingsspår har utvecklats (Ekstig 2002). I det följande lyfts dessa olika ingångar till den naturvetenskapliga undervisningsforskningen fram.
2.1.1 Allmänna teoretiska plattformar
Två av de allmänna teoretiska plattformar som forskningen om undervisning i naturvetenskap vilar på är den som enligt Piaget betonar att kunskap är individuellt konstruerad respektive den som enligt Vygotskijs tankegångar fokuserar på betydelsen av att kunskap är socialt medierad. Illeris (2007) placerar i sin triangel över det
läroteoretiska fältet Piaget allra längst upp i det vänstra hörnet och Vygotskij en liten bit ned invid triangelns vänstra sida.
Piagets konstruktivistiska synsätt, som är biologiskt grundat, innebär att människan genom lärande och kunskap själv konstruerar sin förståelse av omvärlden (Illeris 2007). Enligt konstruktivismen har eleven ett utgångsläge utifrån vilket han/hon försöker förstå innehållet i skolans undervisning och det är då nödvändigt att eleven bearbetar ett nytt innehåll aktivt för att förstå (Andersson 2006). Med enbart denna syn på lärande skulle läraren kunna tilldelas rollen som handledare medan eleven är den aktiva (a.a.).
Vygotskij, vars tankar kom att vitalisera debatten om naturvetenskaplig undervisning under 1980-talet, har ett synsätt som fokuserar på den sociala dimensionen och innebär att individens mentala utveckling endast kan förstås som ett samspel med den sociala omgivningen (Andersson 2008).
För att upptäcka och tillägna sig naturvetenskapliga begrepp och teorier måste man vara tillsammans med människor som använder dessa då de berättar, förklarar, diskuterar, löser problem etc. Det är alltså frågan om att inlemmas i, att erövra, att bli medskapande i en kultur. Ett svenskt ord för detta skulle kunna vara kulturering. Men för denna kulturering behövs inte bara social stimulans utan också egen aktiv bearbetning av kulturens innehåll. Med andra ord kan man säga att social och individuell konstruktion hjälper varandra. De kan ses som processer som båda är nödvändiga för det
naturvetenskapliga lärandet. (s. 21)
Med denna syn på lärande blir läraren en viktig och aktiv kulturbärare (a.a.). Ett av Vygotskijs mest kända begrepp, den närmaste utvecklingszonen, definieras som avståndet mellan det barnet klarar av på egen hand och utan stöd av andra, och det barnet förmår klara av med stöd av andra människor (Säljö 2005). Utgångspunkten för detta begrepp är en kombination av Vygotskijs idé om att den kunskap och de
erfarenheter som människor har använder de i nya situationer vilket ger dem vissa färdigheter, och beroendet av social interaktion och stöd från andra (a.a.).
Vygotskij menar att det principiellt intressanta med denna utvecklingszon är att den visar vart barnet är på väg, vad som ligger inom räckhåll utifrån de kunskaper och färdigheter barnet har. Det är också inom denna zon som barnet (eller den vuxne) är känsligt för undervisning. Barnet kan utnyttja sin egen förståelse och erfarenhet och samtidigt uppfatta den mer avancerade eller abstrakta kunskap som
den mer kompetente samarbetspartnern introducerar. (s. 123)
Slutsatsen som man kan dra utifrån dessa synsätt är att för att kunskapen ska bli bestående måste eleverna själva arbeta och anstränga sig parallellt med att läraren
aktivt medierar kunskapen genom social stimulans. Eftersom en huvuddel av
naturvetenskapens kunskapsobjekt är socialt konstruerade begrepp och teorier (såsom exempelvis modell, gen, evolution) är det läraren som genom att använda begreppen och teorierna på olika sätt i samspel med eleverna leder dem in i den
naturvetenskapliga kulturen.
2.1.2 Innehållsorienterad teori
I de teoretiska plattformar som utvecklats med ambitionen att vägleda skolans praktik mot förbättrad undervisning finns det enligt Andersson (2006) väsentliga brister därför att
[….] teorierna är för allmänna för att vägleda hur man ska lägga upp undervisningen av specifika
innehåll så att lärande med förståelse gynnas. (s. 208)
Ett sätt att komma till rätta med denna brist tillhandahåller den innehållsorienterade teorin inom den naturvetenskapliga undervisningsforskningen. Denna består av följande tre delar, vilka anger undervisningsaspekter som gynnar lärande med förståelse av ett givet innehåll (Andersson 2008):
1 Allmänna aspekter (giltiga också utanför det naturvetenskapliga området) 2 Aspekter som gäller naturvetenskapens karaktär (begränsade till naturvetenskap)
3 Innehållsspecifika aspekter (begränsade till det givna innehållet) (s. 23)
Enligt den innehållsorienterade teorin behöver man alltså vid undervisning av ett specifikt naturvetenskapligt innehåll förutom att tillämpa allmänna
undervisningsaspekter också aktivt anpassa undervisningen så att den tydliggör naturvetenskapens karaktär och även är följsam till det aktuella innehållet.
I linje med detta pekar Lijnse (2000) på att det till stor del saknas en nödvändig didaktisk nivå med innehållsspecifika vinklingar inom den utbildningsvetenskapliga forskningen där förslag på didaktiska tillämpningar ges.
Didactics, taken as a scientific activity, can, I think, best be characterized as a kind of ‘educational engineering’, whereas much of science education research seems to aim for understanding of teaching and learning (science) as a theoretical science. Although there may be overlap between the two, I think this difference in focus is a major reason for the problematic practical relevance of science education
research. (s. 312)
Även Osborne (2007) uppehåller sig vid innehållets betydelse i sin argumentation kring nuvarande och framtida undervisning i naturvetenskap och menar att all undervisning i naturvetenskap – oavsett vilket mål den syftar till – har följande fyra beståndsdelar:
1 Den begreppsmässiga som bygger upp studenters förståelse för naturvetenskaplig kunskap och naturvetenskapliga begrepp.
2 Den kognitiva som försöker utveckla studenters förmåga att kritiskt resonera på ett naturvetenskapligt sätt.
3 ’Idéer-om-naturvetenskap’ vilket är ett försök att utveckla studenters förståelse för både det epistemologiska – hur vi vet det vi vet – och processerna, värdena och implikationerna av naturvetenskaplig kunskap.
4 Den sociala och känslomässiga som försöker utveckla studenters förmåga att samarbeta och att erbjuda en engagerande och stimulerande erfarenhet. (min översättning) (s. 177)
Indelningen av spelplanen för undervisningsaspekter som Osborne (2007) här har gjort vilar något andra grunder än den som gjorts inom innehållsorienterande teorin enligt Andersson (2006) men man kan notera att punkterna 2 och 3 i Osbornes indelning ovan innehållsmässigt nära ansluter sig till punkten 2 i den
innehållsorienterade teorin. Båda synsätten framhåller vikten av att i undervisningen ha med en nivå som tar upp sådant som är utmärkande just för naturvetenskapen som vetenskap.
2.1.3 Didaktiska utvecklingsspår
Under 1900-talets senare hälft har en mångfald av metoder och idéströmningar vuxit fram genom undervisningsforskningen vilka har fått konsekvenser för den vardagliga skolpraktiken. Det undersökande arbetssättet, konstruktivismen och den liberala traditionen utgör några hållpunkter som presenteras nedan med utgångspunkt från en genomgång av den naturvetenskapliga didaktikens utveckling gjord av Ekstig (2000).
Intensionen är att med denna orientering inom den naturvetenskapliga didaktiken är att i någon mån klargöra var inom detta fält mitt examensarbete teorimässigt kan placeras.
Det undersökande arbetssättet
På 1950-talet utvecklades den undervisningsmetod som kom att kallas ” det undersökande arbetssättet” vilken för de naturvetenskapliga ämnena utgår från en empiristisk kunskapssyn där forskaren förutsätter att naturen är på ett visst sätt som man kan nå kunskap om genom observation och experiment (Ekstig 2000). Metoden innebär att undervisningen i första hand byggs på elevernas egna undersökningar och upptäckter (a.a.) I jämförelse med den tidigare förhärskande auktoritära synen på undervisning hade denna metod stora förtjänster men med tiden visade det sig att denna undervisningsinriktning inte gav förväntad begreppsförståelse (a.a.).
Konstruktivismen
Forskning om elevers begreppsförståelse visade på 1980-talet att elever ofta håller fast vid sina förhandsuppfattningar trots att undervisningen syftar till att ersätta dessa förhandsuppfattningar med vetenskapliga begrepp (Ekstig 2000). Inom detta didaktiska forskningsområde som benämns konstruktivism betonas betydelsen av att undervisningen utgår från elevernas egna föreställningar och inte enbart från
disciplinens struktur (a.a.). Ekstig (2000) anför att den vetenskapsteoretiska grund som konstruktivismen vilar på, vilken har utvecklats av Kuhn och Glaserfeld, omfattar en relativistisk kunskapssyn enligt vilken det inte finns någon absolut sann och objektiv kunskap om naturen(a.a.). Denna relativistiska vetenskapssyn accepteras dock inte okritiskt av alla. Enligt Ekstig (2000) finns det de (exempelvis Matthews) som menar att bland såväl lärare som elever i skolan har en relativistisk kunskapssyn liten
uppskattning. Inställningen är istället att vad elever under inlärningsprocessen behöver en fast kärna av sådant som de uppfattar som objektiva sanningar om naturen, alltså det vi kallar fakta. Ekstig (2000) konkluderar:
[….] konstruktivismens styrka ligger i att den fäst uppmärksamheten på att inlärning måste utgå från elevens egen föreställningsvärld och att den blottat svagheterna i förmedlingspedagogiken och otillräckligheten i det undersökande arbetssättet. Dess svaghet finner vi tydligen i dess filosofiska
grund. (s. 148)
Ämnets struktur − universitetstradition eller liberal tradition?
Det konstruktivistiska synsättet innebär att elevernas föreställningar fokuseras vid undervisningens uppläggning medan ämnets struktur inte får en lika framträdande roll (Ekstig 2000). Dock menar Ekstig (a.a) att ämnets struktur på intet sätt är oviktig och redovisar två olika sätt att strukturera ett skolämne i naturvetenskap, antingen på samma sätt som universitetsdisciplinen i ämnet eller enligt den liberala traditionen där såväl kulturella, sociala och ekonomiska aspekter som vetenskapshistoriska och vetenskapsteoretiska vävs in.
Det traditionella sättet att strukturera gymnasieämnet biologi liknar i stora delar en komprimerad universitetskurs om man ser till kursplaner och läroböckernas
uppläggningar. Ett problem som uppstår med detta sätt att strukturera undervisning är att, i takt med informationsmängdens explosionsartade ökning, mängden moment och begrepp som ska hanteras tenderar att bli alltför omfattande.
Det långsiktigt upplagda projektet Science for all Americans startades för att bidra till att råda bot på det bekymmersamma läget för naturvetenskapliga ämnen i amerikansk skola (Sjøberg 2005). Projektets stora rapport (AAAS 1989) inleds med ett kapitel om The nature of science (naturvetenskapens natur/karaktär), vilket är ett sätt att
understryka den betydelse som kunskap om naturvetenskapen som vetenskap tillmäts.
Projektet utkom 1993 med en rapport, Benchmarks for Science Literacy (AAAS 1993), där en sorts måttstock för vilken kunskap inom naturvetenskapens olika områden eleverna i olika åldersgrupper bör ha uppnått presenteras. När det gäller The nature of science konstateras bland annat följande (a.a):
The study of science as an intellectual and social endeavor − the application of human intelligence to figuring out how the world works − should have a prominent place in any curriculum that has science literacy as one of its aims. Consider the following:
• When people know how scientists go about their work and reach scientific conclusions, and what the limitations of such conclusions are, they are more likely to react thoughtfully to scientific claims and less likely to reject them out of hand or accept them uncritically.
• Once people gain a good sense of how science operates − along with basic inventory of key science concepts as a basis for learning more later − they can follow the science adventure story as it plays out during their lifetimes.
• The images that many people have of science and how it works are often distorted. The myths and stereotypes that young people have about science are not dispelled when science teaching focuses narrowly on the laws, concepts and theories of science. Hence, the study of science as a way of knowing needs to be made explicit in the curriculum.
Acquiring scientific knowledge about how the world works does not necessarily lead to understanding of how science itself works, and neither does knowledge of the philosophy and sociology of science alone lead to a scientific understanding of the world. The challenge for educators is to weave these different aspects of science together so that they reinforce one another. (a.a. Chapter 1 s. 1)
Dessa tankegångar har enligt mitt sätt att se ett flertal beröringspunkter med den av Ekstig (2000) presenterade liberala traditionen.
2.2 Naturvetenskapens karaktär – NOS
Aspekten att se naturvetenskapens karaktär/idéer om naturvetenskap som en uttalad del i undervisning som gynnar lärande i naturvetenskap lyfts fram specifikt av såväl Andersson (2006) som Osborne (2007). Naturvetenskapens karaktär ges också en mycket framträdande position i Science for all Americans (AAAS 1989) och den har beröringspunkter med den liberala traditionen när det handlar om strukturering av undervisning i naturvetenskap.
Det forskningsområde som behandlar frågor om naturvetenskapens karaktär och särart betecknas på svenska Naturvetenskapens karaktär alternativt Naturvetenskapens natur. I den internationella forskningslitteraturen är benämningen på detta område
”Nature Of Science” med förkortningen NOS. Fortsättningsvis i den här uppsatsen används förkortningen NOS som ska ses som synonym med det svenska begreppet Naturvetenskapens karaktär/Naturvetenskapens natur.
2.2.1 Vad är NOS?
NOS-området låter sig inte med lätthet struktureras eftersom det inte råder fullständig konsensus om vad naturvetenskapens karaktär egentligen är. Dock är enligt Lederman (2007) de åsiktsskillnader som finns av akademisk art och har ringa betydelse för undervisningen om NOS på utbildningsnivåer upp till och med gymnasiet.
I en undersökning bland lärare och forskare på fältet fick Osborne m.fl. (2003) fram en lista på nio nyckelidéer som uttrycker vad som karaktäriserar naturvetenskapen.
Följande nyckelidéer ansåg lärarna och forskarna gemensamt vara de elementära och därför borde ingå i kursplanerna:
• Naturvetenskap och kritisk prövning
• Analys och tolkning av data
• Hypotes och förutsägelse
• Naturvetenskap och ifrågasättande
• Den kreativa karaktären i naturvetenskapligt arbete
• Mångfald av naturvetenskapligt tänkande som visar att världen kan utforskas på en mängd olika sätt med olika metoder
• Historisk utveckling av naturvetenskaplig kunskap
• Att utveckla naturvetenskaplig kunskap tillsammans med andra.
• Naturvetenskap och visshet
(min översättning) Ett par av dessa nyckelidéer handlar om naturvetenskapliga metoder, några om
kunskapens karaktär och en om naturvetenskapens roll i samhället historiskt sett.
Lederman (2006b) presenterar en motsvarande lista innehållande sju aspekter som är viktiga att förmedla i NOS-undervisningen:
• Skillnaden mellan observation och slutsats
• Naturvetenskaplig kunskap är empiriskt grundad
• Sambandet och skillnaden mellan naturvetenskapliga lagar och teorier
• Naturvetenskaplig kunskap är, åtminstone delvis, baserad på och/eller härrör från mänsklig fantasi och kreativitet
• Naturvetenskaplig kunskap är av nödvändighet delvis subjektiv och kan aldrig vara fullständigt objektiv.
• Naturvetenskap praktiseras i en större kulturs kontext och dess utövare (naturvetare) är produkten av den kulturen. Naturvetenskap påverkar och påverkas följaktligen av de olika beståndsdelar och intellektuella områden i kulturen i vilken den är innesluten
• Naturvetenskaplig kunskap är aldrig absolut säker; den är föremål för förändring (min översättning) Det som framför allt skiljer dessa två listor åt är att naturvetenskapliga metoder inte finns med bland Ledermans sju aspekter. Lederman (2007) menar att begreppet NOS avser
[….] de epistemologiska undertonerna i de naturvetenskapliga aktiviteterna och den
naturvetenskapliga kunskapens karaktärsdrag (min översättning) (s. 835)
Detta begrepp bör därför inte blandas samman med naturvetenskapliga processer eller undersökningar vilka är relaterade till att samla och analysera data samt till att dra slutsatser och här finns det då inte bara en, utan en mångfald olika metoder (a.a.).
Eftersom de åsiktsskillnader som finns angående vad som definierar NOS snarare är av akademisk art än har praktisk betydelse i skolundervisningen, har jag i mitt
examensarbete valt att använda Osbornes m.fl. (2003) nio nyckelidéer och Ledermans (2007) sju aspekter integrerat för att definiera NOS.
2.2.2 Betydelsen av NOS i undervisning och för lärande
Argument för att lärande om naturvetenskapliga fenomen underlättas om den lärande människan har förståelse av naturvetenskapens karaktär och särart har framförts av många forskare, till exempel Driver, Leach, Millar och Scott (1996) som enligt Lederman (2006a) anger fem koncisa argument för varför NOS är betydelsefullt för undervisning och lärande:
• Nyttoargumentet
Förståelse av NOS är nödvändigt för att förstå naturvetenskap och kunna hantera tekniska föremål och processer i det dagliga livet.
• Demokratiargumentet
Förståelse av NOS är nödvändigt för ett initierat ställningstagande i samhällsfrågor med naturvetenskaplig inriktning.
• Kulturargumentet
Förståelse av NOS är nödvändigt för att uppskatta värdet av naturvetenskap som en del av den samtida kulturen.
• Moralargumentet
Förståelse av NOS hjälper till att utveckla förståelse för det naturvetenskapliga samfundets normer som uttrycker moraliska förpliktelser som är av allmänt värde för samhället.
• Lärande om naturvetenskap-argumentet
Förståelse av NOS underlättar lärandet av naturvetenskapligt ämnesinnehåll.
(min översättning)
Utifrån dessa argument är problemet med att bättre förstå NOS av central betydelse för såväl skolornas elever som de lärare som undervisar i naturvetenskapliga ämnen, men Lederman (2006a) konstaterar att argumenten hittills är intuitiva med liten empirisk support i forskningen. Oavsett dessa argument gäller emellertid alltid att förståelse av NOS förser elever med förståelse för naturvetenskapen som disciplin vilket ger en meningsfull kontext för det ämnesinnehåll som elever förväntas lära sig (Lederman 2007).
Enligt Osborne (2007) skulle undervisning om hur forskarsamhället och
forskarvärlden fungerar möjliggöra för eleverna att förstå hur en forskningsprocess går till, hur vetenskapliga resultat granskas och testas innan de accepteras och
offentliggörs. Detta anknyter till moralargumentet ovan, och det är endast genom att förklara sådana aspekter som eleverna kan börja förstå att forskning och
forskarsamhället vilar på gemensamt beslutade etiska och moraliska principer (a.a.).
Strömdahl (2002) pekar på vikten av att man vid undervisning i naturvetenskap är klar över att denna är en ”regelstyrd human verksamhet som inte uppenbarar sig genom att man studerar naturen i största allmänhet” (s. 139). För att aktualisera
naturvetenskapens natur och arbetssätt menar Strömdahl (2002) att lärare och elever tillsammans kan skapa ” ett ramverk med kunskap om kognitiva verktyg som
avgränsning, system, idealisering, matematisk modellering, experiment, hypotes, teori, etc”. (a.a. s. 145) och poängterar att en sådan ansats skulle framstå som mycket betydelsefull. Denna typ av ansats, som innefattar en del av NOS, är sällsynt i
undervisning av naturvetenskap, såväl i skolan som i högskolans grundutbildning (a.a.).
I förlängningen av denna tankegång kan man då förmoda att inte heller lärarstudenter får del i en sådan ansats.
I den innehållsorienterade teorin inom undervisningsaspekten som gäller NOS (punkt 2)1
1. Då undervisningsinnehållet är en naturvetenskaplig teori klargörs dess karaktär (hypotetisk till sin natur, kan användas för att förklara eller förutsäga, kan testas med experiment och observationer, ger en konsistent förståelse av många fenomen m.m.).
redovisar Andersson (2008) några delaspekter som om de beaktas gynnar lärande med förståelse. Delaspekterna bygger på erfarenheter redovisade av Wallin (2004) från några undervisningsexperiment rörande att använda naturvetenskaplig teori för att förklara och göra förutsägelser.
2. Skillnaden mellan vetenskaplig teori och tro diskuteras. Elevernas eget sätt att förstå och förklara världen respekteras.
3. Eleverna erbjuds många möjligheter att använda teorin som ett tankeverktyg.
4. Undervisningen planeras och genomförs så att teorin framstår som en sammanhållande röd tråd.
(Andersson 2008 s.24)
Forskning om NOS i undervisning och lärande har internationellt bedrivits i mer än 50 år (Lederman 2006a) och denna har hittills beträffande gjorda antaganden kunnat konstatera följande (a.a.):
1 Innehållsorienterad teori:
1 Allmänna aspekter (giltiga också utanför det naturvetenskapliga området) 2 Aspekter som gäller naturvetenskapens karaktär (begränsade till naturvetenskap) 3 Innehållsspecifika aspekter (begränsade till det givna innehållet)
1. Antagandet att det finns ett direkt samband mellan lärares och studenters förståelse av NOS stämmer inte.
2. Antagandet att det finns ett direkt samband mellan lärares förståelse av NOS och hans/hennes undervisningsbeteende stämmer inte. Den nuvarande ståndpunkten är att lärares kunskap är nödvändig men inte tillräcklig för att förbättra studenters begreppsbildning om NOS.
3. Antagandet att om studenterna engagerades i naturvetenskapliga aktiviteter (t.ex.
undersökningar) skulle de komma att förstå NOS implicit stämmer inte. Forskning under 1990-talet och tidigt 2000-tal indikerar klart att studenter och lärare bäst lär sig NOS om det presenteras på ett reflekterande, explicit sätt. NOS bör utgöra ett stoff att behandla kognitivt i likhet med mer traditionellt naturvetenskapligt undervisningsinnehåll.
Enligt Lederman (2007) kan följande generaliseringar motiveras efter 50 års NOS- forskning:
• K-122
• K-12 lärare uppvisar inte tydligt tillräckliga begreppsförmågor om NOS.
studenter uppvisar inte tydligt tillräckliga begreppsförmågor om NOS.
• Begreppsförståelse om NOS lärs bäst in genom explicit, reflekterande instruktion i motsats till implicit genom erfarenheter av att ”göra” naturvetenskap (laborera, undersöka, observera).
• Lärares begreppsförståelse om NOS överförs inte per automatik till klassrumspraktiken.
• Lärare ser inte NOS som ett undervisningsinnehåll jämbördigt i status med traditionell
ämnesstoffundervisning. (s. 869 min översättning)
Kring de mer på djupet liggande mekanismer som bidrar till förändringar i lärares och studenters syn på NOS är forskningen bristfällig (a.a.). I sin summering av NOS- forskningen hittills framför Lederman (a.a.) elva olika framtida forskningsspår värda att följa upp; ett av dessa är:
How do teachers come to value NOS as having status equal to or greater than that of “traditional”
subject matter? (s. 872)
Lederman (a.a.) pekar på att det är rimligt att anta att lärare spenderar mindre tid på att undervisa om sådant de inte värderar särskilt högt och att forskningen visat att lärare inte ser NOS som ett undervisningsinnehåll jämbördigt i status med traditionell ämnesstoffundervisning (sista punkten ovan). Forskning rörande att ta fram vägledning för att utveckla lärares värdering av NOS som ett viktigt
undervisningsresultat saknas (a.a.). Det är därför angeläget, menar Lederman (2007) att koncentrera forskningsansträngningar kring att bringa i dagen vad som behövs för att lärare ska börja värdera NOS som jämbördigt med annat undervisningsinnehåll.
2.2.3 NOS i styrdokumenten
Den målstyrda läroplanen och det kriterierelaterade betygsystemet infördes vid skolreformen 1994. I och med detta gavs ett betydligt större utrymme till lärarna att lokalt påverka innehåll och utformning av undervisningen. Styrdokumenten består av
2 K-12 motsvarar elever som är cirka 17 år.
texter som tolkas av lärarna. Det statliga godkännandekravet på läroböcker och lärarhandledningar avskaffades redan 1991 (Johnsson Harrie 2005). En konsekvens av detta är att det inte per automatik finns en koppling mellan läromedel och
styrdokument. Detta innebär att läraren har både ett stort ansvar och en stor frihet när det gäller att forma undervisningen och att välja läromedel.
I styrdokumenten Programmål för naturvetenskapsprogrammet, Ämnesplan för Biologi och Kursplan för Biologi A finns en mängd skrivningar som ser ut att kunna tolkas som hörande till NOS-området enligt de aspekter av NOS som angivits från Lederman (2006b) och Osborne m.fl.(2003) ovan. Inte minst gäller detta betygskriterierna i kursplanen. Exempelvis står det i Programmål för naturvetenskapsprogrammet (Skolverket 2000b) att:
Kunskapsbildningen bygger därför på en växelverkan mellan erfarenhetsbaserad kunskap och teoretiska modeller. Modelltänkandet är centralt för alla naturvetenskaper men också inom andra vetenskapsområden. I utbildningen utvecklas en förståelse av att vår bild av naturvetenskapliga fenomen består av modeller, ofta beskrivna med ett matematiskt språk. Dessa modeller förändras och förfinas efter hand som ny kunskap växer fram. Ett historiskt perspektiv bidrar till att belysa den utveckling programmets ämnen genomgått och deras betydelse för samhället. (a.a.)
I Kursplan för Biologi A (Skolverket 2000a) anges bland kriterierna för betyget godkänd att:
Eleven redogör för huvuddragen i några biologiska teorier.
Eleven använder införda biologiska begrepp och modeller för att beskriva biologiska fenomen och samband.
Eleven skiljer på naturvetenskapliga och andra sätt att skildra verkligheten. (a.a.)
Om det är så att skrivningarna i styrdokumenten legitimerar NOS i undervisningen aktualiserar de generaliseringar som finns utifrån NOS-forskningen hittills3
2.3 Stoffurval och undervisningens röda tråd
frågan:
Svarar undervisningen mot styrdokumenten när det gäller NOS-aspekter?
Informationsmängden inom ett ämnesområde växer ständigt och snabbt vilket får konsekvenser i utbildningssammanhang. Eftersom läraren oftast har gedigen erfarenhet inom sina ämnesområden och läromedlen är faktaspäckade finns det mycket som talar för att man i undervisningen försöker behålla ett alltför omfattande stoff istället för att fokusera på förståelsens kvaliteter (Dimenäs 2007).
Problemet/villfarelsen att den naturvetenskap som erbjuds i skolan ska vara både bred och balanserad diskuteras av Osborne (2007) som menar att resultatet blir ett försök att erbjuda ytliga kunskaper om ”allt” inom naturvetenskapen genom att proppa in mer och mer på ett ofta minskande utrymme.
3 K-12 studenter uppvisar inte tydligt tillräckliga begreppsförmågor om NOS.
Lärare ser inte NOS som ett undervisningsinnehåll jämbördigt i status med traditionell ämnesstoffundervisning.
However, just as those teaching literature would never dream of attempting to cover the whole body of extant literature, choosing rather a range of examples to illustrate the different ways in which good literature can be produced, has the time not come to recognize that it is our responsibility to select a few of the major explanatory stories that the sciences offer? And surely it is the quality of the experience, rather than the quantity, which is determining measure of a good science education? (s. 175)
Ett sätt att hantera stoffträngseln kan vara att göra valet av innehåll till
undervisningsstrategi. Ett medvetet prioriterat innehåll kan bli den röda tråd som håller samman en utbildning menar Dimenäs (2007). Det prioriterade innehållet blir ett verktyg för stoffurval och ett sätt att motverka fragmentering samtidigt som det främjar fördjupning och kontinuitet.
2.4 Avstånd mellan forskning i utbildningsvetenskap
och skolpraktik
Utbildningsvetenskaplig forskning har både i Sverige och internationellt kritiserats för att inte vara av tillräckligt intresse för skolans praktik (se exempelvis Andersson 2006).
En stor del av den svenska skolforskningen undersöker faktiska förhållanden i skolan och genererar resultat som kan vara svåra att omsätta i praktiken för såväl forskarna som skolans lärare (a.a.).
Det är naturligtvis i och för sig av värde att få kunskap om faktiska förhållanden, men minst lika angeläget att skapa, utveckla och undersöka nya innehåll och undervisningssätt som kan föra skolan
framåt. (s. 207)
För en tidspressad lärare kan det dessutom vara svårt att sätta sig in i forskningsrön som presenteras i vetenskapliga artiklar på en hög abstraktionsnivå och än svårare att omsätta dessa rön i praktisk verksamhet menar Andersson m.fl. (2004). Lijnse (2000) går så långt att han påstår att det är en omöjlig uppgift.
Om man vill införa ny undervisning istället för rådande undervisningspraxis är det också viktigt att man tar tidsaspekten i beaktande eftersom den har stor praktisk betydelse. Erfarenheten visar att ny undervisning byggd på ämnesdidaktiska forskningsresultat tar längre tid att genomföra än konventionell undervisning vid jämförelse mellan experimentgrupp och kontrollgrupp (Andersson 2006). Detta är inte förvånande eftersom okända svårigheter ofta kommer fram vid tillämpningen av nyare ämnesdidaktiska forskningsresultat (a.a.). Inte desto mindre måste ju ny undervisning förankrad i ämnesdidaktisk forskning också vara anpassad till den tidsram som finns tillgänglig i skolvardagen.
2.5 Sammanfattning
Den teoretiska bakgrundens betydelse för min empiriska studie
Grunden för mitt intresse i hur man finner vägar att skapa såväl kontinuitet som progression och fördjupning i skolans undervisning i naturvetenskap har sitt ursprung i min egen undervisningserfarenhet och i den ämnesdidaktiska forskningslitteratur jag tagit del av under lärarutbildningens gång. Särskilt har detta intresse lett till att jag riktat
uppmärksamheten mot de bevekelsegrunder utifrån vilka lärare väljer innehåll i varje undervisningsområde.
Inom den utbildningsvetenskapliga teorin framhålls innehållet som en av lärandets dimensioner. Den ämnesdidaktiska forskningen innefattar en teoretisk gren,
innehållsorienterad teori, som anger undervisningsaspekter som gynnar lärande med förståelse av ett givet innehåll. Forskare har gett uttryck för att en didaktisk nivå med innehållsspecifika vinklingar behövs och det finns verksamma lärare som talat om möjligheten att på en övergripande nivå använda innehållet som undervisningsstrategi för att hantera stoffträngseln.
Betydelsen av undervisning om NOS betonas från flera håll inom
undervisningsforskningen och NOS-forskningen utgör ett etablerat forskningsfält. Det finns därför motiv för att undersöka möjligheten att låta NOS utgöra kontinuitetens och progressionens röda tråd i den naturvetenskapliga undervisningen. Inom NOS- fältet har konstaterats att lärare inte ser NOS som ett undervisningsområde jämbördigt i status med traditionell ämnesstoffundervisning samt att forskningen kring de på djupet liggande mekanismer som bidrar till en förändring i synen på NOS är bristfällig.
Skolans lärare innehar nyckelroller i arbetet med att välja ut det stoff som kommer att tas upp i undervisningen. Frågan om vad som ligger till grund för hur lärare värderar NOS i relation till annat ämnesstoff är därför väl underbyggd.
Såväl forskare som ansvariga inom skolmyndigheter har påtalat problematiken med det avstånd som finns mellan ämnesdidaktiska forskningsrön och den vardagliga
undervisningspraktiken. En del av denna problematik tänker jag är att tiden som står till förfogande är knapp vilket i sin tur leder till att vikten av det som väljs som undervisningsinnehåll måste betonas om möjlighet till såväl kontinuitet som progression och fördjupning ska ges. Om man strävar efter att åstadkomma en förändring som är möjlig och rimlig att genomföra inom ramen för den normala skolverksamheten med de reella resurser som finns att tillgå måste man identifiera och väga in de begränsande faktorer som existerar i skolpraktiken
Mot denna bakgrund finns det skäl att mer grundligt undersöka om det utifrån lärarperspektiv finns förutsättningar att låta NOS utgöra en röd tråd i undervisningen och vad som ligger till grund för lärarnas syn i denna fråga.
Kunskapsanspråk
De kunskapsanspråk som görs i mitt examensarbete är följande:
• Bidra med kunskap om hur lärare värderar NOS.
• Bidra med kunskap om lärares syn på att använda NOS som undervisningens röda tråd − möjligheter och begränsningar.
• Verifiera förekomsten av NOS i styrdokument.
• Ge ett exempel på en undervisningssekvens med NOS som röd tråd där anpassning till den reella skolpraktiken beaktas.
Min undersökning kan liknas vid en pilotstudie med förankring i teori och praktik och min förhoppning är att den i någon mån kan bidra med underlag och idéer för kommande studier där NOS som innehållsteoretisk idé utvecklas, undersöks, prövas och utvärderas.
3 Syfte, frågeställningar och metod
Kapitlet inleds med en precisering av examensarbetets syfte tillsammans med målen för arbetet. Forskningsfrågorna i relation till arbetets syfte och mål presenteras under rubriken ”Frågeställningar”. I kapitlets metoddel redovisas inledningsvis arbetets uppläggning och därefter behandlas metodval, genomförande och analys av data.
Avslutningsvis diskuteras etiska aspekter och dilemman som finns att beakta och hantera i en studie som denna.
3.1 Syfte
Syftet med examensarbetet är att bidra med kunskap om NOS som innehållsteoretisk idé i biologiundervisningen. Studiens empiriska del är inriktad på att ge en bild av den roll NOS kan ha i gymnasieskolans biologiundervisning utifrån biologilärares
perspektiv samt utifrån hur NOS skrivs fram i styrdokumenten.
Målen med arbetet är:
1. Att belysa och diskutera möjligheten att införliva NOS-aspekter på ett explicit sätt för att generera en sammanhållande röd tråd i biologiundervisningen.
2. Att presentera ett exempel på planering med NOS som röd tråd i biologiundervisningen.
I arbetets uppläggning har jag eftersträvat en nära anknytning till undervisningspraxis och till lärares yrkeskunnande, motiverat av det i många sammanhang
uppmärksammade avståndet mellan didaktisk teoribildning/forskning å ena sidan och skolans praktik å den andra sidan. Detta avstånd har visat sig svårt att överbrygga vilket har framhållits av bland andra Lijnse (2000). Det är i gränslandet mellan dessa båda sidor jag funnit det intressant att placera mitt examensarbete.
3.2 Frågeställningar
De frågeställningar som jag söker svar till är följande:
1. Vilka uppfattningar om innebörden i NOS ger lärare uttryck för?
2. Hur beskriver lärare sina undervisningsstrategier när det gäller NOS?
3. Hur uttrycker lärare sina värderingar av NOS i relation till övrigt ämnesstoff?
4. Vilken syn på idén om NOS som ”röd tråd” ger lärare uttryck för?
5. Vad i styrdokumenten Programmål för naturvetenskapsprogrammet, Ämnesplan för Biologi samt Kursplan för Biologi A kan hänföras till NOS-området?
6. Hur skulle arbetsgången kunna se ut vid utformning av undervisning där NOS utgör den ”röda tråden”?
Frågorna 1, 2 och 3 fokuserar på hur lärare uppfattar, arbetar med och värderar NOS.
Även om vissa generaliseringar beträffande dessa aspekter kunnat göras utifrån omfattande internationell forskning (som beskrivits i tidigare kapitel) ser jag det som viktigt att i en så till omfånget liten undersökning som denna tydligt kunna redovisa
just dessa lärares ”förhållande” till NOS som bakgrund till forskningsfråga 4.
Examensarbetets validitet är beroende av att sambandet mellan syftet/målen och forskningsfrågorna är tydligt. Jag ser frågorna 1-4 som relevanta för examensarbetets syfte och mål genom att de lyfter fram NOS i den vardagliga skolpraktiken utifrån olika synvinklar. Forskningsfråga 5, som rör hur NOS skrivs fram i styrdokumenten, motiveras av det faktum att det är styrdokumenten som anger riktlinjer för
undervisningens innehåll samt för de mål som skall uppnås/strävas mot. Vad som finns skrivet i styrdokumenten angående NOS är därför av fundamental betydelse vid diskussion av NOS-innehåll i undervisningen. Forskningsfråga 6 hör samman med arbetets syfte och genom att den fokuserar på hur det teoretiska resonemanget kring NOS-innehåll i undervisningen skulle kunna omsättas i praktisk undervisning.
3.3 Metod
När det gäller att ta ställning till hur en konkret undersökning ska eller kan utföras måste val av forskningsstrategi, undersökningsdesign och metod avpassas efter den problemformulering man arbetar utifrån (Bryman 2002).
Jag är i mitt arbete intresserad av att få kunskap om den syn som biologilärare i gymnasieskolan har rörande undervisning om NOS. Det är alltså lärarnas sätt att uppfatta NOS och NOS-undervisningen i sin skolpraktik som ska fokuseras. Den kvalitativa forskningen lägger enligt Bryman (2002) främst vikt vid ord och inte vid kvantifiering när det gäller insamling och analys av data (till skillnad från kvantitativ forskning som betonar kvantifiering när det gäller insamling och analys av data).
Därför faller mitt val av forskningsstrategi på den kvalitativa forskningen. En tänkbar undersökningsdesign är den som med Brymans (2002) terminologi benämns
tvärsnittsdesign inom kvalitativ forskning, i vilken forskaren använder sig av kvalitativa intervjuer och innehållsanalysen rör en enda tidsperiod.
I min undersökning vill jag också studera styrdokument för gymnasieskolans
biologiundervisning beträffande skrivningar som kan kopplas till NOS. Vid analys av texter är det viktigt, framhåller Johansson och Svedner (2006), att försöka finna tematiska kategorier för att studiet ska bli systematiskt och stringent. Eftersom det finns en omfattande forskningsbakgrund som rör innebörden i begreppet NOS har jag sett det som möjligt att utifrån denna forskning finna sådana kategorier.
3.3.1 Arbetets uppläggning
Examensarbetets empiriska del består av två separata studier. Målsättningen för den ena studien är att generera kunskap om lärares arbete med, uppfattningar om och värderingar av NOS. Den andra studien har som mål att frambringa kunskap om hur NOS skrivs fram i styrdokumenten. Analyserna av resultaten från dessa två studier är tänkta att leda vidare till synteser, dels i form av en grund för att kunna diskutera möjligheten att använda NOS som röd tråd i biologiundervisningen, dels i form av ett exempel på undervisningsplanering där NOS är den röda tråden. Se figur 3.1 för en översikt.
Figur 3.1 Översikt över arbetets uppläggning med de två empiriska studierna som är tänkta att leda fram till synteser i form av diskussionsunderlag för och undervisningsplanering med NOS som röd tråd.
3.3.2 Metodval, genomförande och analys av data
Vid planering och genomförande av en undersökning har man att ta hänsyn till flera faktorer och det är en sammanvägning av dessa hänsyn som i slutänden bestämmer val av metod, eventuell undersökningsgrupp och analys av data. Bryman (2002) framhåller att man i samband med planeringen noga bör tänka igenom faktorer som kunskapssyn, värderingar och ontologi. Till detta kommer att förhålla sig till den betydelse som praktiska frågor och hänsyn har när det gäller hur en konkret undersökning ska eller kan utföras (a.a.).
All samhällsvetenskaplig forskning skapas utifrån spännvidden mellan det ideala och det
genomförbara. Därför är det många omständigheter som inbegrips vid olika beslut om hur man på bästa sätt ska gå till väga och som därmed påverkar frågeställning, undersökningspersoner och krav på
forskaren. (s. 145)
På det kunskapsteoretiska planet innebär min undersökning att jag beskriver
människors upplevelser av ett fenomen. I detta finns ett tolkningsperspektiv eftersom jag tolkar det andra säger eller skriver. Ontologiskt anammar jag det
konstruktionistiska synsättet som det beskrivs av Bryman (2002). Kortfattat innebär detta synsätt att sociala företeelser skapas via socialt samspel och befinner sig i ett tillstånd av ständig revidering samt att forskarnas beskrivningar av den sociala verkligheten utgör konstruktioner (a.a.). De värderingar som en forskare har visas i forskarens personliga åsikter eller känslor. Värderingar kan, enligt Bryman (a.a.) förekomma överallt i forskningsprocessens faser. Jag har strävat efter att vara
medveten om dessa värderingsfaktorer genom att reflektera över hur de påverkar min undersökning och genom att noga beskriva genomförandet av de olika faserna.
Lärares arbete med, uppfattningar om och
värderingar av NOS
NOS i styrdokumenten
Exempel på undervisningsplanering
där NOS är röd tråd ANALYS
SYNTES Förslag till
diskussionsunderlag beträffande NOS som en möjlig röd tråd i biologiundervisningen
