EXAMENSARBETE INOM
KOMPLETTERANDE PEDAGOGISK UTBILDNING, AVANCERAD NIVÅ, 15 HP
STOCKHOLM, SVERIGE 2017
Lärares syn på öppna laborationer i
kemiundervisningen
STINA ISRAELSSON
Lärares syn på öppna laborationer i
kemiundervisningen
STINA ISRAELSSON
Teachers view on inquiry laboratory practices in chemistry education
EXAMENSARBETE INOM TEKNIK OCH LÄRANDE PÅ
PROGRAMMET KOMPLETTERNADE PEDAGOGISK UTBILDNING Handledare: Eva Björkholm, KTH.
Examinator: Per Norström, KTH.
Sammanfattning
Ett övergripande examensmål för naturvetenskapsprogrammet är att eleverna ska utveckla ett naturvetenskapligt förhållningssätt enligt gällande läroplan. Detta innefattar ”förmåga till kritiskt tänkande, logiska resonemang, problemlösning och systematiska iakttagelser”
(Lgy11). Öppna laborationer är en undervisningsform som syftar till utvecklandet av dessa förmågor och som därför rekommenderas av Skolverket. Men hur ser kemilärare på öppna laborationer och deras användbarhet i undervisningen? Vad använder de sig av för stöd och hjälp när de ska planera undervisning genom öppna laborationer utifrån läroplanen? Denna studie syftar till att ur ett läroplansteoretiskt perspektiv utforska gymnasielärares tankar kring hur det är att använda öppna laborationer I kemiundervisningen på gymnasiet. Tre lärare som vid studiens genomförande använde sig av öppna laborationer i sin undervisning intervjuades. Dessutom undersöktes två webbaserade kemilärarresurser med avseende på vilken typ av stöd gällande öppna laborationer de erbjöd, i vilken utsträckning och på vilket sätt. Studien visar på att lärarnas övergripande syfte med öppna laborationer var att få eleverna att tänka, vilket speglar hur öppna laborationer syftar till att ge elever möjlighet att utveckla ett naturvetenskapligt förhållningssätt. Vid planerande av öppna laborationer i undervisningen litar lärarna i studien huvudsakligen på egen beprövad erfarenhet.
Dessutom pekar studien på att inte bara konkreta ramfaktorer, såsom undervisningstid och grupper inverkar på lärarnas planering, utan också det ”undervisningsklimat” som råder på skolan i allmänhet.
Nyckelord: öppna laborationer, kemi, lärare, läroplansteori, naturvetenskapligt förhållningssätt.
Abstract
A main objective according to the Swedish national curriculum of the science program in upper secondary school is for the students to develop the ability of scientific reasoning. This includes the abilities of chritical thinking, logical reasoning, problemsolving and systematic observations. The objective of open laboratory practices (inquiry-based laboratory) teaching pedagogics is for the students to develop their scientific reasoning skills. Thus, such pedagogical methods are recommended by Skolverket. But what do teachers think about inquiry-based laboratory practices and its application in class? What kind of support do they have when, according to the curriculum, including inquiry-based laboratory practices in their chemistry classes? This study aims to explore teachers view on using inquiry-based laboratory practices in chemistry class, from a curriculum theory perspective. Three teachers, who were using inquiry laboratory pedagogics at the time of the study, were interviewed. Two online resourses for chemistry teachers were also investigated regarding what type of information and support they contained regarding inquiry-based laboratory teaching material. What type of material and to what extent was it available? This study shows that the teachers’ main goal with inquiry-based laboratory practices was to make the students think, mirroring how the pedagogic of inquiry-based laboratory practices aims to develop students scientific reasoning. Teachers mainly rely on their own experience when planning inquiry-based laboratory practices. Additionally, this study also suggests that not only framing factors such as time and group size influence on how teachers plan their open laboratory classes, also the teaching and learning climate of the school in general influences how the teachers open up the laboratory practices towards inquiry.
Keywords: inquiry-based laboratory, chemistry, teacher, curriculum theory, scientific reasoning.
Innehåll
1 Inledning ... 11
1.1 Laborativt arbete inom naturvetenskaplig utbildning ... 11
1.2 Läroplans-förordat öppet laborerande ur ett lärarperspektiv ... 11
1.3 Min bakgrund som motivation till frågeställningen ... 12
1.4 Syfte ... 13
2 Litteraturöversikt ... 14
2.1 Öppna laborationer och läroplanen ... 14
2.2 Läroplansteori ... 15
2.2.1 Formulering av läroplaner ... 15
2.2.2 Transformering av läroplaner och ramfaktorteorin ... 16
2.2.3 Realisering av läroplaner ... 16
2.3 Kemiämnet enligt läroplanen ... 16
2.4 Laborationer i kemiundervisningen ... 17
2.4.1 Slutna laborationer ... 18
2.4.2 Öppna laborationer ... 18
2.5 Lärares mål med laborationer ... 19
2.6 Lärares syn på öppna laborationer ... 20
3 Forskningsmetoder ... 21
3.1 Urval ... 21
3.1.1 Lärarna ... 22
3.1.2 Dokumenten online ... 22
3.2 Metoder för datainsamling ... 23
3.2.1 Forskningsintervjuer ... 23
3.2.2 Dokument online ... 24
3.3 Genomförande ... 25
3.3.1 Forskningsintervjuer ... 25
3.3.2 Dokument online ... 25
3.4 Bearbetning ... 26
3.4.1 Forskningsintervjuer ... 26
3.4.2 Dokument online ... 26
3.4.3 Sambandet mellan forskningsintervjuerna, dokumenten online och läroplanen ... 27
3.5 Analys ... 27
3.6 Reflektion över val av metoder ... 28
3.7 Forskningsetiska principer ... 29
4 Resultat ... 29
4.1 Lärarnas bild av öppna laborationer utifrån antal frihetsgrader ... 29
4.2 Lärarnas övergång till inkluderande av öppna laborationer ... 30
4.3 Undervisningskontext ... 31
4.4 Flexibilitet och en handledande roll ... 31
4.5 Vad påverkar planering av öppna laborationer i kemiundervisningen? ... 32
4.5.1 Grupper och tid ... 32
4.5.2 Teorityngd i kemiämnet ... 32
4.6 Kompetensutveckling för lärare ... 33
4.7 Kemilärarguiden ... 34
4.8 KRC ... 35
4.9 Sammanfattning av resultat ... 36
4.10 Resultatanalys ... 36
4.10.1 Lärarnas öppna laborationer syftar till utvecklandet av ett naturvetenskapligt förhållningssätt ... 36
4.10.2 Lärarnas bild av förutsättningarna gällande öppna laborationer ... 37
5 Diskussion ... 38
5.1 Diskussion av resultat ... 38
5.2 Slutsatser ... 40
5.3 Vidare forskning ... 40
Referenser ... 41
Bilagor ... 44
1 Inledning
1.1 Laborativt arbete inom naturvetenskaplig utbildning
I dagens globala samhälle, där utveckling och kunskapsbyggande går snabbare än någonsin, är det av stort värde att inte bara ha naturvetenskapliga kunskaper utan kanske framför allt förstå hur naturvetenskapliga kunskaper blir till. Naturvetenskapliga kunskaper består av teorier. Dessa är uppbyggda genom tillförlitliga och reproducerbara experiment samt observationer, från vilka slutsatser är dragna. När ett fenomen påvisats genom tillräckligt många experiment och/eller observationer kan teorier byggas, vilket är det närmaste sanningen vi kan komma naturvetenskapligt. Detta därför att man senare skulle kunna behöva förkasta eller vidareutveckla en teori ifall man lyckas motbevisa eller ytterligare förklara den den. Men, att bortse från resultaten av reproducerbara experiment och observationer göre sig dock icke, även om teorin behöver förkastas. Ett mycket bra exempel på hur naturvetenskap fungerar är att titta på hur atommodellen utvecklats; hur forskare kommit fram till vad atomer är. Detta har gjorts genom att man med nya experiment, baserade på vad man vetat från tidigare experiment, lyckas forma mer och mer korrekta atommodeller. Ett annan viktig fråga för oss här idag är den globala uppvärmningen. Hur mycket påverkar vi människor klimatet egentligen? Hur kan vi bevisa det?
Ett viktigt syfte med naturvetenskaplig utbildning är att elever ska få förutsättningar att utveckla ett ”naturvetenskapligt förhållningssätt”, vilket bl.a. innebär en förståelse för hur naturvetenskapliga kunskaper byggs upp genom ett samspel mellan teori och praktiska erfarenheter. Enligt läroplanen innefattar begreppet ”förmåga till kritiskt tänkande, logiska resonemang, problemlösning och systematiska iakttagelser”, (Lgy11, s. 47,).
Praktiska aktiviteter i laboratoriemiljö, där centrala förmågor såsom problemlösning, kritiskt tänkande, logiskt resonerande och systematiskt iakttagande kan utvecklas, anses därför vara viktiga för elevers lärande av naturvetenskap. Därför ingår laborationer som en självklar del i naturvetenskapliga utbildningar där ämnen såsom kemi ingår (Hofstein &
Lunetta, 2004).
Laborationer uppskattas av både lärare och elever och ses bland annat som ett motivationsförhöjande inslag i kemiundervisningen (Hofstein et al., 2013, Högström et. al., 2006) Lärares huvudsakliga syfte med kemilaborationer är dock att just att lyfta fram kopplingen mellan teori och praktik (Hofstein & Lunetta, 2004, Högström et al., 2006, Kurtén-Finnäs, 2008). Men, vad man som lärare menar med ”koppling mellan teori och praktik”, vad man väljer att göra tillsammans med eleverna samt resultatet därav hos eleverna, skiftar dock stort. Det kan till och med även vara så att lärares tolkningar av vad läroplaner (curriculum) i kemi säger om lärandemål gällande praktiska övningar i laboratoriet skiljer sig från vad läroplansutvecklarna menade (Hofstein et al., 2013). Sett ur ett läroplansteoretiskt perspektiv är det alltså inte säkert att det som i en läroplan fastslagits att eleverna ska lära sig är det som förmedlas till eleverna.
1.2 Läroplans-förordat öppet laborerande ur ett lärarperspektiv
Läroplansteori handlar om vad som är kunskap och vad som anses viktigt att kunna. Varför är det viktigt och hur ska det förmedlas till eleverna? Enligt Göran Linde (2012) kan läroplansteoretiska frågor ses utifrån tre arenor; formulering (organiserande och författandet av läroplan), transformering (lärares tolkning av läroplan vid kursplanering)
samt realisering (kommunikation och aktivitet i klassrummet då undervisningen, och då förhoppningsvis läroplanen, verkställs). (Läroplansteori behandlas ytterligare ytterligare i kap. 2.2.) Transformering är det läraren gör när han eller hon planerar sin undervisning.
Därmed är läraren helt avgörande för hur den formulerade läroplanen tolkas och används som underlag i kursplaneringen. Individuella lärares uppfattning i olika undervisningsrelaterade frågor blir således viktiga faktorer för hur läroplanen förmedlas till eleverna.
Öppna laborationer ger eleverna möjlighet att träna på förmågor såsom kritiskt tänkande och problemlösning (Hofstein & Lunetta, 2004). Enligt gällande läroplan är ett dessa förmågor, som ingår i ett naturvetenskapligt förhållningssätt, viktiga syften med kemiämnet (Lgy11). Studier av lärares syn på öppna laborationer visar dock att man tycker att denna typ av laboration, där elever inte har en handledning att följa utan är fria att i olika grad bestämma över sitt eget laborerande, är svårare att undervisa genom, jämfört med slutna laborationer. I öppna laborationer ligger fokus på processen och resultatet blir därmed mindre viktigt. Vid slutna laborationer följs en handledning och fokus ligger på resultat, vilket ofta anses viktigt då man vill visa på ett fenomen eller demonstrera princip. Elevers kritiska tänkande och problemlösningsförmåga utvecklas dock inte på samma sätt vid slutna laborationer (Hofstein & Lunetta, 2004, Tsapralis, 2009). Högstadielärare drar sig till viss del att använda den öppna laborationsformen, huvudsakligen för att det anses mer resurskrävande, ffa gällande tid. Ämnessvaga lärare ställer sig också mer negativa till öppna laborationer (Högström et al., 2010, Kurtén-Finnäs, 2008).
I ämnesplanerna för kemi på gymnasiet är förmågor som anknyter till ett naturvetenskapligt förhållningssätt tydligt framskrivna som mål, se exempelvis syfte nummer 2 och 3 för kemiämnet (Skolverket, 2011b). Öppna laborationer framhålls också i Skolverkets stödmaterial för kemi som ett rekommenderat komplement till slutna laborationer, eftersom öppna laborativa moment särskilt syftar till att elever ska utveckla ett naturvetenskapligt förhållningssätt (Skolverket, 2015a.). Därför är det av intresse att undersöka hur gymnasielärare ser på öppet laborerande och hur de använder detta i sin undervisning.
Dessutom vore det värdefullt att få en bild av vad lärare har för tillgänglig hjälp, exempelvis i form av enkelt tillgängliga onlinedokument för att utveckla sin undervisning genom öppna laborationer. Vad önskar sig lärare när det gäller resurser, kompetensutveckling, ramfaktorer eller dylikt för att kunna utveckla sitt användande av öppet laborerande i undervisningen?
1.3 Min bakgrund som motivation till frågeställningen
Genom min bakgrund som forskare inom naturvetenskapliga ämnen samt laborationshandledare på universitet, är min erfarenhet att studenters naturvetenskapliga förhållningssätt ofta är mycket olika utvecklat. Studenters förmåga att tänka kritiskt, själva ställa hypoteser, designa experiment och tolka resultat varierar mycket enligt min erfarenhet. Ett naturvetenskapligt förhållningssätt behöver heller inte vara kopplat till hur duktig en student är rent faktakunskapsmässigt. Därför tycker jag att det är intressant att titta på hur det naturvetenskapliga förhållningssättet förmedlas genom laborationsundervisningen på gymnasiet.
När jag beslutade mig för att satsa fullt ut på undervisning, och började läsa en kompletterande pedagogisk utbildning för att bli kemilärare, kom jag i kontakt med verksamma kemilärare och slogs av hur fantastiskt kompetenta dessa yrkesmänniskor är.
Jag började då fundera på vad lärarna hade för förutsättningar att förverkliga det som stod formulerat i läroplanen. Hur tolkade lärarna det som stod? Använde de sig av öppna
laborationer? Dessutom; kunde lärarna själva se några faktorer, exempelvis gällande sin egen kompetens, där de skulle vilja utvecklas för att bättre kunna hjälpa eleverna att utveckla ett naturvetenskapligt förhållningssätt? Och hur såg ramarna inom vilka lärare utförde sitt arbete ut? Hur stora vad elevgrupperna, hur mycket tid fanns till förfogande, vad hade de tillgång till utrustningsmässigt etc.? Jag undrade också över vad lärarna har för lättillgänglig hjälp att tillgå i form av i första hand undervisningsrelaterade dokument på internet, eftersom jag insåg hur lite tid lärare har att söka, testa eller utforma ny laborationsrelaterad undervisning.
Jag blir nu snart gymnasielärare i kemi och anser att det naturvetenskapliga förhållningssättet är mycket viktigt för elever att utveckla. Vare sig eleverna själva vill bli forskare senare i livet, eller om de bara funderar på om Facebook-inlägget som ”bevisar” att icke-ekologiska frukostflingor för barn innehåller farliga tungmetaller, är ett naturvetenskapligt förhållningssätt viktigt för en samhällsmedborgare av idag. Jag vill till stor del använda öppna laborationer i min egen kemiundervisning och ser detta examensarbete som ett sätt att bilda mig en uppfattning om vad man har för förutsättningar som lärare, hur andra lärare ser på öppna laborationer och hur man kan genomföra öppna laborationer på ett så lärorikt sätt som möjligt.
1.4 Syfte
Jag ville genom denna studie undersöka lärares uppfattning om vad öppna laborationer är, dess syfte och hur lärare använder dessa i relation till vad läroplanen föreskriver om elevers utvecklande av ett naturvetenskapligt förhållningssätt (Lgy11). Dessutom; vad skulle enligt lärare kunna förbättras i form av resurser riktade till lärare eller ramarna de har att förhålla sig till gällande exempelvis tid, gruppstorlek och dylikt. Två befintliga webbaserade lärarresurser granskades också för att se om de motsvarade vad lärare efterfrågade;
Kemilärarguiden (vilken ingår i Skolverkets stödmaterial) samt Kemilärarnas Resurscentrum (KRC). Genom följande fyra delfrågor ville jag bilda mig en uppfattning om öppet laborerande i kemiundervisningen. Hur står lärares uppfattningar om öppna laborationer i relation till läroplanens examensmål för naturvetenskapsprogrammet gällande utvecklandet av ett naturvetenskapligt förhållningssätt? Använder lärarna i min studie den guidning som alla Sveriges lärare har tillgång till via Kemilärarguiden och KRC?
• Skiljer sig lärares syn på öppet laborerande och i så fall hur?
• Hur relaterar lärares syn på öppet laborerande till elevens utvecklande av ett naturvetenskapligt förhållningssätt, vilket är ett examensmål enligt läroplanen?
• Hur använder lärare öppna laborationer i sin undervisning?
• Vilka hinder och möjligheter menar lärare att det finns och vad påverkar dem i övrigt när det gäller öppna laborationer?
Kvalitativa intervjuer med tre lärare i kemi och biologi, som använde öppna laborationer i sin undervisning, användes för att lyfta fram gymnasielärares syn på vad öppna laborationer inom kemi innebär. Intervjuerna syftade även till att undersöka vad kemilärarna anser är viktigt för att kunna undervisa enligt läroplanen genom öppna laborationer. Vad skulle gå att förbättra i form av resurser, kompetensutveckling för lärare, ramfaktorer (såsom gruppstorlek och undervisningstid etc.)? Slutligen granskades också dokumentinnehåll på två befintliga webportaler med avseende på hur och i vilken mån de erbjuder guidning eller hjälp för lärare som använder eller vill börja använda sig av öppna laborationer.
2 Litteraturöversikt
2.1 Öppna laborationer och läroplanen
Laborationer är starkt förknippat med naturvetenskap. Därför är det kanske inte så konstigt att laborationer också har en lång tradition inom naturvetenskapliga utbildningar (Hofstein
& Lunetta, 2004). Utbildningar är till för att man ska lära sig något, och vad man ska lära sig inom en utbildning bestäms av en läroplan. I gällande läroplan för gymnasiet (Lgy11) har man för Naturvetenskapsprogrammet, där ämnet kemi ingår, fastslagit att ett av examensmålen är att eleverna ska utveckla ett naturvetenskapligt förhållningssätt.
För enkelhetens skull har jag valt att hålla mig till det begrepp som används i Lgy11:
”naturvetenskapligt förhållningssätt”, och helt avstått från det snarlika begreppet
”naturvetenskapligt arbetssätt”, vilket inte nämns där. Det senare begreppet förekommer visserligen i av Skolverket utgivet stödmaterial gällande ämnet Naturkunskap (Skolverket, 2011c). Där innefattar ett naturvetenskapligt arbetssätt tre aspekter (i) naturvetenskapliga arbetsmetoder, (ii) ett naturvetenskapligt förhållningssätt (avser där ”hur man ställer frågor som går att pröva naturvetenskapligt och hur man går till väga för att ställa företeelser i omvärlden under prövning” och (iii) ”hur naturvetenskap kan granskas kritiskt samt hur ett naturvetenskapligt förhållningssätt kan användas för att kritisk pröva ovetenskapligt grundade påståenden”. Detta innebär att ett ”naturvetenskapligt förhållningssätt” är ett något smalare begrepp än ”naturvetenskapligt arbetsssätt”. Dock har begreppet ”naturvetenskapligt förhållningssätt” enligt min mening jämförelsevis större fokus på kognitiva processer och mindre fokus på praktiska arbetsmetoder. Detta är också vad öppna laborationer i huvudsak syftar till, jämfört med slutna laborationer (Hofstein &
Lunetta, 2004, Tsaparlis, 2009). Uttrycket som används i Naturvetenskapsprogrammets examensmål anser jag därför vara passande för denna studie. I Naturvetenskaps- programmets examensmål definieras ”naturvetenskapligt förhållningssätt” enligt följande:
”Genom utbildningen ska eleverna utveckla ett naturvetenskapligt förhållningssätt. Det innefattar förmåga till kritiskt tänkande, logiska resonemang, problemlösning och systematiska iakttagelser.
Eleverna ska därför ges möjlighet att utveckla en förmåga att värdera olika typer av källor och kunna skilja på påståenden som bygger på vetenskaplig respektive icke-vetenskaplig grund.
Förståelse av naturvetenskap bygger på ett samspel mellan teori och praktisk erfarenhet.
Experiment, laborationer, fältstudier och andra jämförbara praktiska moment ska därför vara centrala inslag i utbildningen.”
(Lgy11, s. 47) Hur ska elever utveckla ett naturvetenskapligt förhållningssätt? Detta, samt hur dagens ungdomar ska bli mer intresserade av naturvetenskapliga studier, är en fråga inte bara för Sverige utan för hela EU (EU, 2007). Rapporten konstaterar att Europa behöver fler naturvetare som inte bara har naturvetenskapliga kunskaper, utan även förmåga till ett naturvetenskapligt förhållningssätt. Detta anses nödvändigt för utveckling som komplement till förvaltning inom naturvetenskapliga områden. Utvecklande av förmågor associerat till ett naturvetenskapligt förhållningssätt kopplas till ”inquiry-based teaching methods”, vilket kan översättas ungefär med ”undersökningsbaserade undervisningsmetoder”. Vidare konstaterar man att lärare har en nyckelroll i den omvandling av naturvetenskapsundervisningen som rapporten förordar. Därför (förmodar jag) rekommenderar Skolverket att kemilärare bör använda inte bara slutna utan även öppna laborationer för att eleverna ska utveckla ett naturvetenskapligt förhållningssätt. (Öppna respektive slutna laborationer och dess innebörd beskrivs närmare i kap. 2.4.) Som
skolutveckling för ämnet kemi har Skolverket även givit ut en ”guide” till öppna laborationer för lärare att använda (Skolverket, 2015a). Visst låter det enkelt, men är det enkelt?
Forskning visar att lärare har svårt att omsätta läroplansdirektiv gällande öppna laborationer i praktiken (Abraham & Miller, 2008, Högström et al., 2006, Kurtén-Finnäs, 2008). Utifrån denna problematik har jag valt ett läroplansteoretiskt perspektiv för min studie kring lärares användning av öppna laborationer.
2.2 Läroplansteori
Läroplansteori handlar om vilka faktorer som avgör vad som skrivs in i läroplaner; vad är det man anser är det som är väsentligt att kunna? Detta grundar sig i såväl filosofiska som samhällsorienterade faktorer såsom utveckling och politik. Läroplansteoretiska frågor stannar dock inte bara vid det som bestäms som viktigt att veta, det handlar också i förlängningen om hur läroplanen ska förmedlas till eleverna och hur de ska kunna ta emot den och lära sig det som de enligt läroplanen ska lära sig enligt Göran Linde (2012). Hans uppdelning av läroplansteori i tre huvudsakliga arenor tydliggör hur läroplansteori spänner från det som ett samhälle anser vara kunskap till det som sker I klassrumsundervisningen.
2.2.1 Formulering av läroplaner
Formulering av läroplaner är den första arenan. Där fastställs och organiseras det lärstoff som anses relevant och viktigt. Basil Bernstein (2000) har forskat om hur läroplaner speglar samhället och styrs genom sociala kontrollmekanismer. Han myntade ett antal begrepp som hjälper oss att beskriva och förstå vad som styr formulerandet av läroplaner. Ett skolämnes gränser, dvs vad det är som ska ingå i ämnet i förhållande till andra ämnen benämner Bernstein ”avgränsning” (classification). Vidare bestämmer ”inramning” (framing) hur handling inom avgränsningen kontrolleras. Ju starkare avgränsningen är, desto större blir möjligheterna till inramning, dvs kontroll. Ett naturvetenskapligt och traditionellt sett teorityngt skolämne som kemi, vilket står i fokus här, kan ses som ett jämförelsevis avgränsat skolämne, om man ställer dess kursers centrala innehåll i relation till exempelvis dem inom samhällskunskap (Lgy11). Att kunna avgöra om en lektion handlar om kemi eller inte blir relativt enkelt i jämförelse.
Bernstein kategoriserade även stofforganisationens formulering och utbildningsmål enligt fyra koder. Formulering av läroplaner kan ske enligt collection code, där olika ämnen separeras och olika lärare representerar olika ämnen, dvs avgränsningen är stark. Det andra sättet är enligt integrative code, där lärare snarare ses som pedagoger istället för ämnesrepresentanter och ämnesövergripande lärarlag, skolklasser och skolledning är av primär vikt. Här är avgränsningen istället svag. Vidare delade han in målet med elevernas utbildning i två kategorier. Den första kategorin är performance code, där elevernas kunskaper mäts genom prov och skrivningar och elevernas personliga tillväxt inte ses som skolans uppdrag att påverka. Den andra kategorin är competence code, där ämnen ses utifrån ett övergripande helhetsperspektiv och elevers personliga tillväxt anses viktig att katalysera (ibid.). Bernsteins teori är en förklaringsmodell för hur övergripande villkor kan relateras till undervisning. Ett annan förklaringmodell, som är tydligare bunden till nästkommande arena, transformeringen av en läroplan, är ramfaktorteorin (Lundgren, 2014).
2.2.2 Transformering av läroplaner och ramfaktorteorin
Den andra arenan inom läroplansteori är transformering. I denna fas har läraren huvudrollen. Transformering handlar om hur lärare gör egna tolkningar av den formulerade läroplanen och vilka tillägg och fråndrag som av olika anledningar görs medvetet eller sker oplanerat. Dessutom finns andra faktorer som påverkar stoffurval. Här spelar ramfaktorteorin stor roll (Linde, 2012).
Ramfaktorteorin handlar om vad som är möjligt eller inte möjligt att göra i undervisningen utifrån givna förutsättningar eller ramar (Linde, 2012). Grunden för denna ligger i att undervisningsprocessen behöver förstås utifrån sina ramar; vad har eleverna för förkunskaper, hur mycket tid finns till förfogande, hur ser elevgruppen ut etc. Vissa av dessa ramfaktorer, exempelvis elevgruppstorlek och tid till förfogande, är beroende av hur resurser fördelas, vilket betyder att de i förlängningen handlar om politik (Lundgren, 2014).
Ramarna har precis som läroplanen enligt Lundgren betydelse för lärarens ”pedagogiska kod” och vad som vidare händer i klassrumsinteraktionen, samt resultatet därav. Med lärarens ”pedagogiska kod” avser Lundgren hur lärarna uppfattar ämnet, urvalet av stoff, organiserade av stoff och undervisningsmetod. Dessa är avgörande faktorer för transformeringen av läroplanen. Ramfaktorteorin är därför en viktig förklaringsmodell till vad som händer vid transformeringen (såväl som vid realiseringen). Ramfaktorteorin visar hur läroplanen å ena sidan styr innehållet, men att också ramar inramar, eller ger förutsättningar, för hur innehållet struktureras (jmf. Bernsteins avgränsning respektive inramning). Detta påverkar hur lärare uppfattar ämnet. För att förstå hur lärare ser på öppna laborationer räcker det alltså inte att bara ha läroplanen som referens. Ramfaktorer måste också tas i beaktande (ibid.).
Transformeringen av den formulerade läroplanen påverkas även av läroböcker genom hur dessa styr och inverkar, läraren som individ samt hans eller hennes potentiella repertoar gällande ämnesstoff och förmedling. Dessutom påverkar undervisningsprocessen (Linde, 2012).
2.2.3 Realisering av läroplaner
Slutligen realiseras, dvs verkställs, också undervisningen. Detta steg definierar Linde som realiseringsarenan. Här handlar det huvudsakligen om kommunikation och aktiviteten i klassrummet, där läraren har en betydande roll. Vanligen står lärare för 2/3 och elever för 1/3 av kommunikationen i ett klassrum (Linde, 2012).
Denna studie behandlar inte vad som sker i klassrummet, utan koncentrerar sig på hur lärare transformerar den formulerade läroplanen. Vad händer med formuleringen kring examensmålet ett naturvetenskapligt förhållningssätt vid transformeringen med avseende på öppna laborationer? Därför kommer jag inte behandla realisering närmare.
2.3 Kemiämnet enligt läroplanen
I gällande läroplan från 2011, finns kursplaner för varje ämne vilka inleds med ett stycke om syftet med ämnet. Syftet med kemiämnet anges som följande:
Undervisningen i ämnet kemi ska ge eleverna förutsättningar att utveckla följande:
1. Kunskaper om kemins begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder samt förståelse av hur dessa utvecklas.
2. Förmåga att analysera och söka svar på ämnesrelaterade frågor samt att identifiera, formulera och lösa problem. Förmåga att reflektera över och värdera valda strategier, metoder och resultat.
3. Förmåga att planera, genomföra, tolka och redovisa experiment och observationer samt förmåga att hantera kemikalier och utrustning.
4. Kunskaper om kemins betydelse för individ och samhälle.
5. Förmåga att använda kunskaper i kemi för att kommunicera samt för att granska och använda information.
(Ämne – Kemi (Skolverket, 2011b), Lgy11)
Utifrån syftena 2 och framför allt 3 kan vi konstatera att laborationer är obligatoriska inslag i undervisningen. Eleverna ska dessutom utveckla förmågor såsom att ”identifiera, formulera och lösa problem” och att själva ”planera, genomföra, tolka och redovisa experiment och observationer”, vilket hör ihop med ett naturvetenskapligt förhållningssätt.
Men hur ska eleverna lära sig dessa förmågor? Det är lärarnas uppgift att genom att transformera läroplanen till genomförbara kursplaneringar, se till att de lärandemål som kemiämnet syftar till uppfylls. Enligt det tredje syftet med kemiämnet ska laborationer ingå i kursplaneringarna.
I detta arbete står öppna laborationer i fokus eftersom de anses vara lämpliga för utvecklandet av ett naturvetenskapligt förhållningssätt. När det gäller kemilaborationer, kan dock transformeringsprocessen innebära att laborationerna syftar till någonting annat än vad läroplansförfattarna hade för avsikt (Hofstein & Lunetta 2004, Hofstein et al., 2013).
2.4 Laborationer i kemiundervisningen
Naturvetenskapliga utbildningar baseras vanligen på en konstruktivistisk syn på lärande och undervisning (Hofstein & Lunetta 2004, Tsaparlis, 2009). Att eleven konstruerar sin egen kunskap är centralt, men enligt Vygotskij påskyndas processen avsevärt om en lärare kan guida eleven mot nya kunskaper (Säljö, 2015). Laborationer bygger därför ofta på ett socialkonstruktivistiskt pedagogiskt perspektiv (Hofstein & Lunetta, 2004). Eleverna arbetar vanligen i grupp och är själva aktiva under handledning av läraren.
Lärare inkluderar laborationer i sin undervisning huvudsakligen för att eleverna ska få en förståelse för kopplingen mellan teori och praktik samt för att höja elevernas motivation gällande kemiämnet (Hofstein & Lunetta, 2004, Högström et al. 2006). Jenkins (2006) har gjort en omfattande studie om hur elever uppfattar naturvetenskapliga ämnen. Han visar att elever tycker att naturvetenskapliga ämnen är svåra och att svårhetsgraden korrelerar med hur kul eleverna tycker att det är. (Kemi uppfattas som svårare än biologi men lättare än fysik.) Att få utföra praktiska uppgifter och diskutera tyckte eleverna var kul. Att få eleverna att tycka att kemi är kul och intressant är alltså viktigt. En positiv motivationshöjande attityd till kemi gör det lättare för elever att ta till sig ämnet och bygga sin egen kunskap (Hofstein et al., 2013).
Kopplingen mellan teori och praktik är en sedan länge huvudsaklig anledning till att använda laborationer (Hofstein & Lunetta 2004). Mer specifikt använder lärare laborationer exempelvis till att ”utveckla elevers förståelse för begrepp och fenomen”. Man vill ”visa och bekräfta teori i praktiken” eller ”lära teori från praktiken” (Högström et al., 2006).
Man kan i stora drag säga att det finns två typer av skollaborationer, baserat på om fokus ligger på läraren eller eleverna. De båda laborationstyperna syftar även till olika lärandemål,
vilka båda fyller sin funktion och är viktiga. Enligt Domin (1999) kan typen av laboration urskiljas utifrån dess (i) resultat, (ii) metod och (iii) procedur.
2.4.1 Slutna laborationer
Slutna laborationer används vanligen för att verifiera och demonstrera teoretiska principer.
De är ofta resursmässigt effektiva och syftar till ett specifikt på förhand bestämt mål.
Läraren står i fokus och aktiviteten är starkt handledningscentrerad. Denna typ av laboration är fördelaktig när lärarens syfte med laborationen är att koppla teoretiska kunskaper till praktiska fenomen. En nackdel med slutna laborationer, vilket de har kritiserats starkt för, är att de inte övar elevers tänkande. Dessutom har slutna laborationer fått kritik för att de är orealistiska i sin framställning av naturvetenskapliga experiment (Domin, 1999, Hofstein & Lunetta, 2004, Tsaparlis, 2009).
2.4.2 Öppna laborationer
Öppna laborationer är till skillnad från slutna laborationer elevcentrerade och syftar till att eleverna själva ska vara aktiva. De ska själva få ställa upp frågeställningar, planera experiment, göra observationer, analysera och dra slutsatser. Öppna laborationer tar över lag betydligt mer tid och kräver att eleverna redan har laboratorievana, jämfört med slutna laborationer. Dock syftar dessa till att öva elevers tänkande (Hofstein & Lunetta, 2004, Tsaparlis, 2009).
Vid en öppen laboration kan eleverna själva få bestämma över allt ifrån endast en liten del av laborationsdesignen, exempelvis vilka prover som ska undersökas eller vilken metod som ska användas, till att själva få utforma en hypotes utifrån en helt egen frågeställning och sedan undersöka denna och komma fram till ett svar. Öppenheten i en laboration kan definieras genom fyra nivåer av frihetsgrader (Tabell 1.) (Dimenäs & Sträng Haraldsson, 1996, Fay et al., 2007).
Hur öppen en laboration är kan definieras utifrån hur många frihetsgrader laborationen har (Tabell 2.) (Dimenäs & Sträng Haraldsson, 1996, Fay et al. 2007).
Tabell 1. Definition av frihetsgrader (Fay et al. 2007).
Antal frihetsgrader Beskrivning av laborationsupplägg
0 Problem (forskningsfråga) samt procedur och material (dvs genomförande) och även lösning är givet. Eleven utför experimentet samt verifierar lösningen/svaret med manualen.
1 Problem (forskningsfråga) och genomförande är givet. Eleven tolkar data för att föreslå godtagbart svar.
2 Problem (forskningsfråga) är givet. Eleven utvecklar en procedur för undersökning, beslutar om vilka data som ska insamlas och tolkar data för att föreslå godtagbart svar.*
3 Utifrån någon form av grundfenomen väljer eleven själv problem/forskningsfråga att undersöka, utvecklar en procedur för att undersöka problemet/frågan, beslutar vilka data som ska insamlas samt tolkar data för att föreslå godtagbart svar.
*Frihetsgrad 2 skulle kunna delas upp ytterligare utifrån hur styrda eleverna är gällande metodval pga exempelvis säkerhetsfrågor eller tillgång till material och utrustning (författares anmärkning).
Tabell 2. Nivåer av frihet i elevlaborationer. (Dimenäs & Sträng Haraldsson 1996, Fay et al., 2007)
Frihetsgrad Problem Genomförande Svar
0 givet givet givet
1 givet givet öppet
2 givet öppet öppet
3 öppet öppet öppet
Antalet frihetsgrader, och därmed laborationsmoment som eleverna själva får bestämma, sträcker sig från noll (dvs helt slutna laborationer) till 3 då eleverna själva får formulera en frågeställning, planera hur den ska besvaras genom experiment, analysera resultaten och själva dra slutsatser.
2.5 Lärares mål med laborationer
Berit Kurtén-Finnäs visar i sin avhandling (2008) att samtliga lärare som ingick i hennes enkätstudie, utförd i Svenskfinland i grundskolans senare år (sjunde klass), tyckte att kemiundervisning inte gick att genomföra utan laborationer. Så viktig ansåg de laborationsundervisningen vara. Laborationerna ansågs uppfylla dels kognitiva syften, såsom koppling till teori och förståelse för ett naturvetenskapligt arbetssätt, samt affektiva syften, såsom intresseskapande. Andra viktiga syften som angavs var förståelse för hur kemi är viktigt i vardagen, utvecklande av praktiska förmågor och samarbetsförmåga. Typen av laborationer som dessa lärare använde var dock av sluten karaktär, då de var klart strukturerade och tydliga instruktioner gavs.
Även i Högström med fleras svenska studie (2006) av lärares mål med laborativa undervisningsmoment lyfts mål av kognitiv karaktär upp som primärt bland lärare i grundskolans senare år. Dessa kognitiva mål kunde exempelvis vara att utveckla elevers förståelse för begrepp och fenomen eller att tänka och reflektera kring laborativt arbete.
Affektiva mål, såsom att roa och intressera genom aktivitet och upplevelse, liksom att anknyta till vardag och verklighet ansågs också viktiga. Utvecklande av praktiska och manipulativa färdigheter förekom mer sällan som mål. Till skillnad från dessa övergripande mål, gällande laborationer i allmänhet, angav lärarna dock huvudsakligen affektiva mål, såsom intresse, då de talade om specifika mål med enskilda laborationer.
Abraham och Miller (2008) studerade lärares undervisning under 25 laborationer i kemi, fysik eller biologi. Studien visar att lärarna fokuserade nästan uteslutande på att eleverna skulle få rätt resultat. Anledningen var enligt lärarna att om de inte fick rätt resultat skulle kopplingen till teorin gå förlorad. Lärarna ansåg dock även att det var viktigt att eleverna skulle lära sig mer övergripande idéer, vilka har att göra med ett naturvetenskapligt förhållningssätt. Detta stod däremot inte i undervisningens fokus, utan det verkade nästan som om man förväntade sig att det skulle komma ”av bara farten” genom att eleverna fick mäta och observera. Studien visar dock att ett naturvetenskapligt förhållningssätt inte lärs ut ”per automatik” bara för att man inkluderar laborationsundervisning i utbildningen.
Lärarna i studien hade ingen specifik strategi för hur eleverna skulle utveckla sådana kognitiva färdigheter.
Alla tre studierna (Abraham & Miller, 2008, Kurtén-Finnäs, 2008, Högström et al., 2006) tyder på att övergripande och mer svårgreppbara mål av kognitiv karaktär, såsom frågeställnings- problemlösnings- och logisk slutledningsförmåga hörande till ett
naturvetenskapligt förhållningssätt, kan vara svårt att uppnå i praktiken. Lärarna verkar dessutom sakna strategier för hur detta ska uppnås.
2.6 Lärares syn på öppna laborationer
Forskning visar, vilket nämnts tidigare, att elever behöver aktiveras mer i de laborationer man har i skolan. Laborationerna behöver ”öppnas upp” (Hofstein & Lunetta, 2004), för att förmågor såsom problemlösning och objektivt tänkande ska kunna utvecklas. Men hur tänker lärare kring öppna laborationer och hur är de rustade för att undervisa genom öppnare laborationer?
I Berit Kurtén-Finnäs avhandling (2008) framkommer det att öppna laborationer inte är särskilt vanligt bland svenskfinska högstadielärare i kemi. Majoriteten av lärarna som ingick i hennes enkätstudie var dock positivt inställda till öppna laborationer. De använde inte öppna laborationer vid tillfället för studien, men planerade att ha öppna laborationer i framtiden. Den vanligaste motiveringen till att vilja börja använda öppna laborationer var att man ansåg det utveckla elevers tänkande. Den vanligaste motiveringen till att inte kunna tänka sig använda öppna laborationer var kopplade till yttre omständigheter såsom tid, gruppen, utrymmen och säkerhet.
En svensk studie om laborationer i grundskolans senare år ur ett lärarperspektiv visar att de flesta lärarna som ingick i studien hade någon form av undersökande arbetssätt representerat i sin laborationsrepertoar (Högström et al., 2010). Lärarna i studien ansåg i allmänhet att det var ”svårt att ge eleverna möjligheter att planera egna laborationer och att hjälpa dem att få insikt i hur experiment kan utformas och hur resultat kan analyseras”. Svårigheter i att hantera omgivande faktorer ansågs även i denna studie påverka det laborativa arbetet.
Trots att studier visar på att öppet laborerande behövs för att kunna ge elever förutsättningar att kunna utveckla det naturvetenskapliga förhållningssätt, vilket förordas i läroplanen, är det dock inte samma sak som att lärare genast börjar använda det i sin undervisning. Många faktorer, både knutna till lärarna själva och till det ramverk de har att förhålla sig till, inverkar troligtvis på hur det fungerar i praktiken. Att man vill få kemilärare på gymnasiet att börja använda öppna laborationer står dock klart. Ett tydligt bevis på detta är Skolverkets webbaserade guide ”Öppna laborationer – Öppna sinnen” (Skolverket, 2015a).
Denna studie bygger huvudsakligen på intervjuer med kemilärare på gymnasiet, om deras syn på öppna laborationer samt om deras förutsättningar att hålla öppna laborationer.
Öppna laborationer är väsentliga inom kemiundervisningen utifrån att de anses främja utvecklandet av ett naturvetenskapligt förhållningssätt, vilket är ett fastslaget examensmål för Naturvetenskapsprogrammet enligt läroplanen (Lgy11) (Figur 1).
Figur 1. Öppna laborationer som en undervisningsaktivitet för lärare att planera in vid transformeringen av den formulerade läroplanen för att eleverna ska utveckla ett naturvetenskapligt förhållningssätt.
3 Forskningsmetoder
3.1 Urval
Min forskningsfråga handlar om vad kemilärare på gymnasiet, som använder sig av öppna laborationer i någon form, har för syn på öppen laborationsundervisning. Detta spelar roll då lärare ska tolka läroplanen och planera lektionsaktiviteter som syftar till att eleverna ska nå de uppsatta lärandemålen gällande ett naturvetenskapligt förhållningssätt. Dessutom spelar förutsättningarna för undervisningen roll. Vad har de för resurser att tillgå för att kunna utveckla sin undervisning genom öppna laborationer och vad ser de för möjligheter och begränsningar i den verklighet de har att förhålla sig till? En viktig första fråga att besvara är vad lärare menar med öppna laborationer och hur de använder dem i sin undervisning.
Med denna mycket specifika och relativt outforskade fråga, gällande lärares förutsättningar och situation i vilken de förväntas bedriva öppen laborationsundervisning, hoppas jag kunna generera nya insikter och kunskap. Vad ser praktiserande lärare som utvecklingsområden för att förbättra förutsättningarna för öppen laborationsundervisning? För att söka svar på frågan har jag använt ett explorativt istället för ett representativt urval. Enligt Denscombe (2012, s. 75) är en subjektiv urvalsprocess lämplig för att skapa ett explorativt urval. Det möjliggörs av att forskaren genom förkännedom gällande urvalet medvetet kan välja ut vissa personer (i mitt fall) som är lämpliga, eftersom det är troligt att just dessa kan ge den mest värdefulla informationen.
Lärarnas berättelser sattes sedan även i relation till två webbaserade resurser gällande öppna laborationer i kemi; Kemilärarguiden och Kemilärarnas resurscentrum. Även detta urval får ses som subjektivt då jag på grund av att jag kände till dem visste att de var potentiellt relevanta resurser för lärare som använder eller vill börja använda sig av öppna laborationer. Dessutom är de fritt tillgängliga.
Formulering
Transformering Realisering
”Naturvetenskapligt förhållningssäT”
Lärare Lärare + elever
Öppna laboraWoner
3.1.1 Lärarna
För att få svar på min fråga behövde jag handplocka kemilärare verksamma på gymnasiet som använder någon form av öppna laborationer i sin undervisning. På en gymnasieskola jag vid upprepade tillfällen besökt, kom jag i kontakt med fyra lärare som använde öppna laborationer i någon form i sin undervisning. Tre av dem tackade ja till att bli intervjuade för detta examensarbete. (Den som tackade nej gjorde så på grund av tidsbrist.)
De tre behöriga lärare som intervjuades undervisade i ämnena kemi och biologi. Att alla tre lärare arbetade på samma skola begränsar generaliserbarheten i denna studie kraftigt, eftersom detta gjorde urvalsgruppen homogen. Enligt Trost (2010) ska urvalet helst vara heterogent inom den grupp som valts ut. (Vilken dock mycket väl kan vara homogen som grupp, vilket är fallet i min studie.) Samtliga lärare som ingick i studien hade dock samma ramverk att förhålla sig till och var kollegor, vilket gör det troligt att de påverkat varandra på ett sätt som kan ha haft betydelse för hur de svarat i mina intervjuer. Man kan inte bortse från att lärarna kan ha diskuterat öppet laborerande, styrdokument, kompetensutvecklingar, hjälpresurser etc. tillsammans tidigare, och då skapat en ganska samsynt bild gällande öppet laborerande. Det hade varit önskvärt att kunna använda ett strategiskt urval för att öka hetrogeniteten inom den utvalda gruppen (ibid.). I denna mycket begränsade studie var det dock helt enkelt inte möjligt utifrån förutsättningarna. Jag försökte genom att välja individuella semistrukturerade intervjuer som metod (se nästa kapitel) motverka att lärarna skulle påverka varandra i den mån jag hade möjlighet.
Att endast tre lärare ingick i studien ser jag som mindre allvarligt jämfört med att de arbetade på samma gymnasium. Enligt Trost (2010) är få intervjuer vanligen att föredra, även om fyra eller fem kemilärare hade varit mer önskvärt utifrån min fråga.
Tabell 3. Urval av intervjuobjekt, samtliga verksamma på samma gymnasium.
Lärarbeteckning (N=3) Utbildning Gymnasielärarerfarenhet (år)
L1 Disputerat (biologi), kemi-
och biologilärare (gymnasiet) 9
L2 Kantor, Kemi- och
biologilärare (gymnasiet)
18
L3 Disputerat (kemi), kemi- och
biologilärare (gymnasiet)
19
3.1.2 Dokumenten online
Vidare gjordes ett subjektivt urval av digitala portaler innehållande webbaserade dokument för att kunna jämföra lärarnas uppfattningar och användande av öppna laborationer med tillgängliga relevanta dokument. Vad ger dessa dokument lärarna för hjälp när de ska transkribera läroplanen (Lgy11) och planera in öppna laborationer? De digitala vägledningsresurserna begränsades till att innefatta Kemilärarguiden (Skolverket, 2015b) och Kemilärarnas resurscentrum (KRC) (Stockholms Universitet, 2017).
Kemilärarguiden ges ut av Skolverket (skolverket.se) och bör därför motsvara läroplansförfattarnas intensioner gällande den formella läroplanen väl. KRC kan anses representativ och förmodas vara välkänd bland verksamma kemilärare. Den drivs av Stockholms Universitet. Förutom hemsidans webdokumentsamling håller KRC även
kontinuerligt utbildningskurser för kemilärare och jag anser den därför vara en primär ämnesrelaterad resurs för kemilärare. Urvalet föll på Kemilärarguiden och KRC för att de är riktade till just svenska kemilärare och har tillförlitliga uppdragsgivare (Skolverket respektive Stockholms Universitet) vilka båda är statliga inrättningar. Mig veterligen är de dessutom de mest kända webbaserade resurserna för kemilärare på gymnasiet. Jag har valt att koncentrera mig på webbaserade dokument istället för tryckta eftersom dessa uppdateras kontinuerligt och är enkelt tillgängliga för samtliga kemilärare.
3.2 Metoder för datainsamling
Jag har använt mig av två metoder; intervjuer och skriftliga källor. Jag valde att göra kvalitativa semistrukturerade intervjuer med lärare för att få en så god uppfattning om deras syn på och användning av öppet laborerande som möjligt (Denscombe 2016, s. 266).
Gällande de webbaserade dokumentsamlingar jag fokuserat på, där lärare kan hitta hjälp, inspiration och tips angående öppet laborerande, kan dessa två internetkällor ses i sin helhet som öppna dokument online (Denscombe, 2016, s. 323).
3.2.1 Forskningsintervjuer
Jag ville förstå de praktiserade kemilärarnas synvinkel på öppet laborerande. Vad är deras erfarenhet? Vad skulle de vilja utvecklas i själva eller se för förbättringar gällande det ramverk de arbetar i? Metodvalet föll på kvalitativ forskningsintervju eftersom denna metod syftar till att förstå världen utifrån undersökningspersonernas synvinkel (Kvale &
Brinkmann, 2014).
Strukturmässigt använde jag mig av semistrukturerade intervjuer. Enligt Denscombe (2016) innebär semistrukturerade intervjuer att intervjuaren har en färdig lista med ämnen och frågor att besvara men är flexibel i frågornas ordningsföljd och låter den intervjuade utveckla sina idéer. Tyngdpunkten ligger på att den intervjuade får utveckla sina synpunkter vilket gör svaren öppna, även om intervjuaren har en struktur i intervjun. Jag hade tematiska frågor, där forskningsfrågorna ingick, utifrån vilka jag ställde intervjufrågor (Bilaga 1.). För att kunna få mer jämförbara resultat från intervjuerna hade jag även några styrande delfrågor gällande specifika faktorer som jag ville ta upp. (Se intervjuguiden i Bilaga 1.). Dessa var baserade på tidigare studier som exempelvis pekar på att lärare tycker att öppna laborationer tar för lång tid för att de ska kunna gå att använda i undervisningen eller att grupperna är för stora (Högström et al. 2010, Kurten-Finnäs, 2008). Dessa
”styrande frågor” användes även i viss mån för att exemplifiera i de fall läraren inte förstod min fråga.
Eftersom ”öppet laborerande” kan innebära allt ifrån att eleverna kan komma fram till olika svar på samma frågeställning och genom samma på förhand givna metod, beroende på att de exempelvis undersöker olika prover, till att de själva får bestämma frågeställning och hur de ska finna ett svar på frågan, designa och utföra tester och utvärdera resultaten (se kap.
2.4.2.) fann jag det av vikt att inledningsvis undersöka hur lärare definierade öppet laborerande och dess syfte (Bilaga 1). Att låta lärarna själva berätta kändes därför mer ändamålsenligt än att exempelvis göra en enkätundersökning, då detta inte hade kunnat påvisa lärarnas egna åsikter på samma sätt (Denscombe, 2016). Utifrån sin egen syn på öppet laborerande fick varje lärare sedan definiera vad som skulle vara till hjälp för att kunna utveckla sin egen undervisning gällande öppna laborationer. Jag ville inte helt låsa deras svar till föreskrivna alternativ, utan få veta vad de själva ansåg som problematiskt eller utvecklingsområden. Jag var också noga med att fråga om intervjuobjekten hade något övrigt att tillägga.
En faktor som inverkade på mitt metodval var också att intervjuer var genomförbara med tanke på den tid jag hade att tillgå för detta projekt.
Intervjuerna utfördes med två primära huvudsyften; de inleddes med frågor vilka syftade till att ge en uppfattning om lärarens uppfattning om vad öppet laborerande i kemi är och vad de har för syften. Den andra delen av intervjun syftade till att lärarna skulle få prata om vad som skulle kunna förbättra deras undervisning genom öppna laborationer. Eftersom samtliga tre lärare undervisade i både kemi och biologi och den första läraren jag intervjuade själv tog upp skillnaden mellan kemi och biologi när det gäller öppet laborerande, beslutade jag mig för att använda jämförelsen med biologi som ett ytterligare sätt att fokusera kemiämnets karaktär gällande öppna laborationer. Därför bad jag även de andra två lärarna att relatera kemi till biologi.
3.2.2 Dokument online
Förutom intervjuer med lärare undersökte jag även vilken typ av hjälp genom onlinedokumentsamlingar lärarna hade tillgång till på två portaler på nätet. Dessa behandlar ämnet öppna laborationer på webben, och jag såg det som troligt att lärarna var bekanta med dem (se kap. 3.1). Följande frågeställningar användes i syfte att göra en
”innehållsinventering” av dokument på Kemilärarguiden eller KRC (Bilaga 2.).
Kemilärarguiden syftar till att inspirera till undervisning med utgång i kemins användbarhet samt kopplingen mellan det vi upplever och vad som sker på molekylnivå. Den innehåller kompletta förslag till kursplaneringar för Kemi 1 och 2 inklusive laborationer och uppgifter.
KRC innehåller hundratals dokument, varav över 300 innehåller förslag på laborationer.
(Sidspecifik sökfunktion saknades på KRC och angående Kemilärarguiden gäller sökfunktionen hela Skolverkets hemsida, vilket omöjliggjorde initial sökning på ”öppna laborationer” eller liknande.)
Enligt Denscombe (2012) måste dokumentära källors validitet fastställas enligt fyra grundläggande kriterier. Det måste först och främst vara autentiskt, dvs äkta och ursprungligt. För det andra måste ett dokument vara representativt, dvs typiskt för sitt slag.
För det tredje ska innebörden vara tydlig och entydig. Slutligen ska det även vara trovärdigt, dvs innehållet riktigt.
Jag vill vara tydlig med att jag inte läst samtliga dokument på KRC eller i detalj läst hela Kemilärarguiden. Jag har inte bedömt autenticitet, representativitet, tydlighet och trovärdighet gällande alla de enskilda dokument som finns på Kemilärarguiden och KRC.
Mitt syfte har varit att bilda mig en uppfattning om vilken typ av information lärare kan hitta (och i vilken utsträckning den förekommer) på Kemilärarguiden respektive KRC.
Dokumentära källor hämtade från Kemilärarguiden på Skolverket.se liksom KRC, som ligger under Stockholms Universitets hemsida (krc.su.se), är offentliga dokument. Eftersom de har utgivits av ett statligt verk respektive universitet och riktar sig till kemilärare på gymnasiet anser jag att dokumentsamlingarna i sin helhet kan anses autentiska, relevanta, trovärdiga, objektiva och faktabaserade. Möjligheten att motsatsen bevisas vid eventuell innehållsanalys av enskilda dokument finns alltså, särskilt i fråga om KRC (vilken är en relativt omfattande databas som ständigt utökas med nya dokument), men det har inte varit min avsikt att göra i detta arbete.
3.3 Genomförande
3.3.1 Forskningsintervjuer
De kemilärare som valts ut för denna studie kontaktades via mail ca en månad i förväg. Jag informerade dem kort om syftet med min studie och frågade om de kunde tänka sig att delta genom att bli intervjuade enskilt. Lärarna som tackade ja intervjuades vid en tidpunkt de själva fått välja på skolan där de arbetade i ett för lärarna valfritt enskilt rum. (Eget kontor alternativt tomt lärarrum.) De semistrukturerade intervjuerna tog mellan 13 och 22 minuter och spelades in med mobiltelefon.
Vid genomförandet av intervjuerna följdes Kvales & Brinkmanns (2014) rekommendationer att göra en inledande orientering samt avslutande uppföljning. Jag försökte också vara uppmuntrande genom att som intervjuare visa intresse, förståelse och respekt. Som en inledande orientering förklarade jag åter syftet med min studie kort samt att intervjun skulle spelas in, vilket intervjupersonerna även var underförstådda med sedan tidigare.
Intervjuerna inleddes också med ”enkla” frågor om lärarna själva, såsom vilka ämnen de undervisade i. Jag gjorde också en paus mellan de inledande frågor som syftade till att ge mig en inblick i lärarnas definition och användande av öppna laborationer. Jag frågande lärarna om de hade något de ville tillägga om detta innan vi gick in på vad lärarna tyckte skulle kunna förbättras. Som avslutande uppföljning frågade jag om den som intervjuades hade någonting mer att tillägga, tackade för att jag fått intervjua dem och berättade att det var mycket värdefullt för mig att de ställt upp. Inte bara för mig som forskare utan också för mig som blivande lärare, eftersom jag själv kommer att använda öppna laborationer i min undervisning.
För att inte styra mina intervjuobjekt, utan få deras egen bild av vad de faktiskt använde sig av, lät medvetet bli att fråga specifikt och ingående om Kemilärarguiden och KRC direkt utan frågade mer allmänt om ”digitala resurser såsom hemsidor, exempelvis KRC”. Genom att hålla så öppna frågor som möjligt men ändå ha struktur (Bilaga 1.) och inte fråga efter KRC och Kemilärarguiden specifikt ville jag få ett mer autentiskt svar. Jag var dock tvungen att ge vissa exempel på faktorer för att under de semistrukturerade intervjuerna få jämförbart datamaterial samt för att skapa förståelse i samtalet. På frågan ”hur menar du?”
kunde jag t ex svara med att ge exempel. Jag hade själv i förväg listat olika faktorer (Bilaga 1.) som jag ville att intervjuobjekten skulle ta ställning till, samtidigt som de själva också kunde ta upp egna faktorer.
3.3.2 Dokument online
Kemilärarguiden lästes av mig i sin helhet för att möjliggöra analys av vilket syfte kemilärarguiden kan fylla för syfte lärare med avseende på öppna laborationer. Laborationer och uppgifter granskades (kvantitativt) med avseende på om de var designade för att elever skulle utveckla förmågor angivna under syfte 2 och 3 enligt kursplanen för kemi (kap. 2.3, s.
14). (Detta finns angivet för varje laboration och uppgift i guiden och användes som en
”markör” istället för en direkt angivelse att laborationen är av öppen karaktär. Detta eftersom öppna laborationer syftar till att eleverna ska utveckla förmågor angivna under syfte 2 och 3) Laborationerna granskades också med avseende på karaktär; är de komplicerade eller enkla metodmässigt, tar de lång eller kort tid, hur kopplar de till teori och finns didaktisk vägledning?
KRC granskades med avseende på vilken typ av innehåll portalen hade samt genomsöktes manuellt av mig efter dokument relaterade till öppna laborationer. En kvantitativ avvägning
av hur många av laborationerna för gymnasiet som var av öppen karaktär gjordes genom att manuellt söka efter ”öppen laboration” i laborationsdatabasens laborationsbeskrivningar. I likhet med Kemilärarguiden granskades aktuella laborationer med avseende på karaktär.
3.4 Bearbetning
3.4.1 Forskningsintervjuer
Intervjuer transkriberades av mig i sin helhet, då de inte var fler än tre stycken och inte längre än att detta var möjligt. Skratt markerades i texten för att jag inte senare misstolka exempelvis ironi för faktisk åsikt, utan bevara samtalets helhet i så hög mån som möjligt.
Dock har språket omvandlats från talspråk till skriftspråk utan att innebörden förändrats nämnvärt (Kvale & Brinkman, 2014). I de fall lärarna citeras i resultatdelen markeras citaten med kursiv stil.
Två av de tre lärarna var ganska koncisa men fåordiga i sina svar, vilket gjorde att jag hade relativt lite intervjumaterial att transkribera. Jag hade därför även relativt lite material att använda för kodning genom att kategorisera intervjuuttalandena (Kvale & Brinkmann, 2014). De två huvuddelarna i mina intervjuer, lärarnas syn på öppna laborationer respektive lärarnas åsikter om vad de skulle vilja utveckla gällande sig själva eller ramfaktorer, bearbetades och analyserades var för sig i nämnd ordning. Detta för att först skapa en bild av lärarnas syn på öppna laborationer för att sedan utifrån det analysera vad lärarna ansåg vara utvecklingsområden för att göra öppna laborationer till ännu bättre lärtillfällen.
Lärarnas svar gällande syn på öppna laborationer kategoriserades utifrån följande teman;
innebörd och syfte, i vilken utsträckning lärarna använder sig av öppna laborationer, hur de använder dem, dvs i vilket undervisningskontext. Lärarnas syn på kemiämnet i förhållande till biologi utgjorde också en angreppspunkt, eftersom den första läraren jag intervjuade själv tog upp hur styrt hon tyckte att kemiämnet var i förhållande till biologi, vilket passade väl in i mitt läroplansteoretiska perspektiv, och dessutom finner visst stöd i Kurten-Finnäs avhandling (2008).
Den andra delen av lärarintervjuerna, där lärarna fick komma med utvecklingsförslag och önskemål, bearbetades utifrån två kategorier. Den första kategorin utgörs av faktorer knutna till lärarna själva såsom kompetensutveckling samt professionellt nätverk och stöd (såsom Kemilärarguiden och KRC vilka även analyserats närmare). Den andra kategorin behandlar faktorer som lärarna själva inte kan påverka i samma utsträckning (ramfaktorer) såsom exempelvis laborationsundervisningstid och gruppstorlek.
3.4.2 Dokument online
En typ av resurser som alla lärare har att tillgå då de ska transformera en läroplan till en kurs är onlinedokument. Bearbetning av onlinedokument på Kemilärarguiden och KRC gjordes utifrån syftet att avgöra i vilken mån de matchade det lärarna efterfrågar. Vilken relevant typ av innehåll fanns och hur framställdes öppet laborerande där till lärarnas tankar? Bearbetningen bestod i att systematiskt söka efter relevanta webdokument (se kap.
3.3). Identifierade webdokument relaterade till öppna laborationer kategoriserades även dem utifrån hur öppna laborationer framställdes eller presenterades. (Merparten av webdokumenten som granskades var laborationshandledningar.)
3.4.3 Sambandet mellan forskningsintervjuerna, dokumenten online och läroplanen
Lärarnas syn på öppna laborationer jämfördes med läroplanens formulering kring examensmålet att utveckla ett naturvetenskapligt förhållningssätt. Öppna laborationer motiveras vidare av det andra och ffa tredje syftet med kemiämnet (kap. 2.3, s. 14). Den formulerade läroplanen utgör det huvudsakliga styrdokument från vilket lärarnas transformering utgår ifrån.
Läroplansformuleringen utgör alltså grunden för lärarnas användande av öppna laborationer. Härtill lades analys av vad Kemilärarguiden och KRC ger för vägledning, tips och hjälp vid transkribering av läroplanen, både vad gäller faktiska öppna laborationer (exempel på laborationer att använda i sin undervisning) och didaktisk vägledning vid öppna laborationer. Lärarna intervjuades dessutom angående den verklighet de har att förhålla sig till när de lägger in öppna laborationsmoment i undervisningen. Deras perspektiv gällande detta relaterar till de ramar som påverkar transformeringsprocessen.
Man kan förvänta sig att både lärarna och dokumenten på Kemilärarguiden och i viss mån även KRC påverkas av den formulerade läroplanen. Jag har dock inte utgått från att lärarna är påverkade av dokumenten på Kemilärarguiden och KRC, även om jag initialt ansåg det troligt (Figur 2.). (Jag resonerar att det bör ha framkommit under intervjuerna om lärarna använde sig av dessa, åtminstone om de gjorde det till stor del.)
Figur 2. Läroplanens formulering transformeras av lärare vilka påverkas av ramarna för undervisningen. Lärarna uppmuntras att använda öppna laborationer i syfte att utveckla elevers naturvetenskapliga förhållningssätt. Använder lärarna något stöd gällande sin syn på och användande av öppna laborationer; Kemilärarguiden, KRC (Kemilärarnas Resurscenturm) eller annat?
3.5 Analys
Jag har använt mig av innehållsanalys för att analysera forskningsintervjuer och onlinedokument. Innehållsanalys lämpar sig enligt Denscombe (2012, sid. 392) för alla former av ”text”, vilket kan innefatta såväl skrift-, ljud- eller bildkällor. I detta arbetes datamaterial finns både skrift och ljud omvandlat till skrift. Mina semistrukturerade intervjuer gav redan från början forskningsintervjuerna en tämligen strukturerad form enligt vissa teman. Utarbetandet av relevanta kategorier för analysen av data har därför till stor del speglat dessa teman (Bilaga 1.), även om kategorier såsom lärarrollen under öppna
Lärare
TRANSFORMERING LÄROPLAN
Naturvetenskapligt förhållningssäU
Ramar
Öppna laboraDoner KRC?
Kemilärarguiden ?
