newton gungar - Familjen Wahl

NEWTON GUNGAR
– EN STUDIE OM ELEVERS
MEKANIKINLÄRNING PÅ LEKPLATS
Kandidat
Examensarbetet i lärarprogrammet
Mikael Wahl
2013
INSTITUTIONEN FÖR PEDAGOGIK, HÖGSKOLAN I BORÅS
Arbetets art: Lärarprogrammet, inriktning mot naturvetenskap, matematik och teknik, 210
högskolepoäng.
Examensarbete ”Att utforska pedagogisk verksamhet II”, 15 högskolepoäng i
utbildningsvetenskap.
Utgivningsår: 2013
Svensk titel: Newton gungar – en studie om elevers mekanikinlärning på lekplats
Engelsk titel: Newton rocks – a study on students learning mechanics on a playground
Nyckelord:
playground, science, physics, extramural learning, preteens
Författare:
Mikael Wahl
Handledare: Susanne Björkdahl Ordell
Examinator: Per-Åke Rosvall
Sammanfattning
Bakgrund
I Lgr 11 (ss 128-129) anges det som centralt innehåll för de yngre åren i grundskolan att
utforska begrepp som tyngdkraft, friktion, balans, krafter och rörelse genom lek på lekplatser.
Lyons (2005, s 22) beskriver hur elever tidigt i livet kan få förståelse för mekanikens grunder
genom att leka på lekplats. Dock menar Caramazza, McCloskey och Green (1981, s 119) att
universitetsstudenter, oavsett hur mycket fysik de läst, har väldigt dålig förståelse för
Newtons första rörelselag och att fysikundervisningen i skolorna behöver sträva efter att
elever i skolan ska få förståelse för fysiken, inte ta för givet att de redan har det.
Syfte
Syftet är att undersöka i vilken grad elever i fjärde klass kan förstå mer mekanik genom att
leka på en lekplats.
Frågeställningar: 1) Har elever i fjärde klass förstått vad trögheten gör? 2) Har elever i fjärde
klass förstått vad friktionen gör? 3) Har elever i fjärde klass förstått vad reaktionskraften gör?
4) Är mitt valda tillvägagångssätt; med filmdiagnos, fritt experimenterande och filmdiagnos
igen, en gångbar didaktisk metod?
Metod
Undersökningen bygger främst på för- och eftertest, en kvantitativ metod. Det i form av en
fördiagnos med hjälp av förinspelade filmer, fritt experimenterande på skolgården utifrån
filmerna och därefter en efterdiagnos med hjälp av i princip samma filmer. För att få reda på
vad som händer på skolgården och för att tränga lite djupare i hur elever i fjärde klass tänker
om mekanik har även ostrukturerade observationer och informella intervjuer använts.
Resultat
Eleverna i årskurs 4 experimenterade mycket på rasterna, drog slutsatser, till större delen
riktiga sådana, och ökade i resultat med 16 % från diagnos 1 till 2. Pojkarna ökade mer än
flickorna. Ur resultatet kan utläsas att tröghet är ett svårt begrepp, friktion ett lite lättare
begrepp och reaktionskraft det begrepp eleverna redan på diagnos 1 förstått bäst.
2
Innehållsförteckning
Inledning ................................................................................................................................5
Syfte .......................................................................................................................................6
Frågeställningar ..................................................................................................................6
Bakgrund ................................................................................................................................6
Extramuralt lärande ............................................................................................................6
Positiva effekter av extramuralt lärande ..........................................................................7
Hinder för det extramurala lärandet .................................................................................7
Fysikämnet i skolan ............................................................................................................8
Studenters missuppfattningar ..........................................................................................9
Extramural undervisning i naturvetenskap ..........................................................................9
Newtons tre rörelselagar på lekplatsen ..............................................................................10
Karusell kontra virvel ...................................................................................................10
Tröghet, friktionskraft och reaktionskraft ......................................................................10
Dator på lekplatsen .......................................................................................................12
Nintendo Wii på lekplatsen ...........................................................................................12
Nordens största lekplats – Liseberg ...............................................................................12
Teoretisk ram .......................................................................................................................13
Barns förklaringar av rörelse .............................................................................................13
Barns förklaringar av krafter .............................................................................................14
Metod ...................................................................................................................................15
Urval ................................................................................................................................15
Genomförande ..................................................................................................................15
Etik...................................................................................................................................16
Trovärdighet .....................................................................................................................16
Reliabilitet ....................................................................................................................16
Validitet ........................................................................................................................16
Bearbetning ......................................................................................................................17
Resultat ................................................................................................................................17
Övergripande resultat........................................................................................................18
Dagen satte spår ............................................................................................................18
De tre frågorna med störst ökning .................................................................................18
Skillnader sett till kön ...................................................................................................18
Frågan om ämnesintresse ..............................................................................................19
Bäst resultat ..................................................................................................................19
Newtons första rörelselag, tröghetslagen, fråga 1, 3, 6 och 7 .............................................20
Beskrivning av tröghetslagen ........................................................................................20
3
Beskrivning av fördiagnos-efterdiagnosresultatet ..........................................................20
Rastaktiviteter, observationer och intervjusvar ..............................................................20
Newtons andra rörelselag, accelerationslagen, fråga 5 och 8 .............................................22
Beskrivning av accelerationslagen ................................................................................22
Beskrivning av fördiagnos-efterdiagnosresultatet ..........................................................23
Rastaktiviteter, observationer, intervjusvar och motiveringar ........................................23
Newtons tredje rörelselag, lagen om verkan och återverkan, fråga 2, 9, 10 och 11.............24
Beskrivning av lagen om verkan och återverkan ...........................................................24
Beskrivning av fördiagnos-efterdiagnosresultatet ..........................................................25
Rastaktiviteter, observationer, intervjusvar och motiveringar ........................................25
Jämförelse mellan lagarna .................................................................................................27
Diskussion ............................................................................................................................28
Resultatdiskussion ............................................................................................................28
I vilken grad förstår elever i fjärde klass mer mekanik efter att ha lekt på en lekplats? ..28
Har elever i fjärde klass förstått vad trögheten gör? .......................................................29
Har elever i fjärde klass förstått vad friktionen gör? ......................................................30
Har elever i fjärde klass förstått vad reaktionskraften gör? ............................................30
Metoddiskussion ...............................................................................................................31
Valet av metod..............................................................................................................31
Skillnaderna mellan pojkar och flickor ..........................................................................32
Didaktiska konsekvenser ..................................................................................................32
Framtida studier................................................................................................................33
Tack .....................................................................................................................................33
Referenslista .........................................................................................................................34
Bilaga 1: Missivbrev.............................................................................................................36
Bilaga 2: Frågor....................................................................................................................37
Del 1.................................................................................................................................37
Del 2.................................................................................................................................38
Bilaga 3 – de rätta svaren på frågorna ...................................................................................42
Beskrivning av frågorna som behandlar tröghetslagen...................................................42
Beskrivning av frågorna som behandlar accelerationslagen ...........................................44
Beskrivning av frågorna som behandlar lagen om verkan och återverkan ......................45
4
Inledning
Naturvetenskapen har sitt ursprung i människans nyfikenhet och behov av att veta mer om sig
själv och sin omvärld (Lgr 11). För många människor svalnar dock den nyfikenheten ju äldre
man blir. Intresset för naturvetenskap hade 1995 dalat så mycket att Sveriges Television
startade Hjärnkontoret, ett TV-program med agenda att höja intresset för de
naturvetenskapliga ämnena, framför allt bland flickor. Det är intressant att man till och med
startade ett TV-program med målsättning att göra naturvetenskapen mer intressant. Själv
tittade jag med stort intresse på Hjärnkontoret när jag var yngre – jag har alltid varit
intresserad av naturvetenskap i allmänhet och fysik i synnerhet, redan innan jag visste vad
orden innebar. Jag är storebror till fyra yngre syskon och ju äldre jag blivit, desto mer har jag
intresserat mig för barn och hur världen upplevs för ett barn. Det intresset var det som ledde
till att jag valde läraryrket. Men just fysik anses ofta tråkigt bland barn och ungdomar, i
Storbritannien mest med anledning av att det anses svårt och irrelevant (Williams,
Stanisstreet, Spall, Boyes & Dickson, 2003, s 324). Med andra ord är det viktigt att lyfta
relevansen och göra det lättare att lära sig fysik. Därför ämnar jag med detta arbete undersöka
i vilken grad det egentligen går att lära sig några av naturvetenskapens, och mer exakt
fysikens, mest grundläggande lärosatser, nämligen den newtonska mekaniken, på ett roligt
och lustfyllt sätt - genom att leka på en lekplats.
Idén till mitt arbete fick jag när vi med lärarutbildningen gjorde ett besök på Liseberg och där
undersökte och skrev om mekanik. Jag tänkte då att detta med att testa och sen skriva om det
man testat, är ett bra sätt att bearbeta detta ämne. Dock är det ganska dyrt att åka till Liseberg,
så jag började tänka på lite mer lokala ”upplevelsemaskiner”, de som finns på lekplatser.
Steven Hagerott är styrsystemsingenjör vid Lockheed Martins flygplansavdelning i
Kalifornien. Han fick i uppdrag att under en termin undervisa lågstadieelever i fysik på en
skola i närheten – då gjorde han en intressant upptäckt (Hagerott, 1997, s 717): att det går att
lära barn fysik genom att använda skolgården under lektionerna för att testa olika saker!
Genom att ständigt fråga den viktiga frågan; “varför?”, kan man få barn att tänka och dra
slutsatser (s 720). Ett av de experiment han lät barnen göra har jag med bland mina frågor. En
annan jag tagit mycket inspiration från är Lyons (2005) som ger exempel på nästan alla
experiment som jag använt mig av.
Undersökningen handlar alltså om Newtons tre rörelselagar1. Den första lagen kallas i dagligt
tal för tröghetslagen (Newtons lagar, Nationalencyklopedin, 2013) och handlar om att alla
föremål som ligger stilla fortsätter med det så länge inga krafter verkar på dem och att alla
föremål som rör sig fortsätter med det i den konstanta hastighet och räta riktning de redan har
om inga krafter verkar på dem. Detta kan tyckas gå lite emot vad vi upplever i vardagen då
föremål faller neråt och rörliga föremål naturligt bromsas in, men det beror på att krafter
verkar på de föremålen, mestadels då gravitationen och friktionen. Men tröghetslagen går att
undersöka ändå.
Newtons andra lag, i dagligt tal accelerationslagen, kan man sammanfatta genom att säga att
om ett föremål accelererar så finns det en kraft som drar i det. Denna kraft är dels
proportionell mot hur stor accelerationen är, dels proportionell mot hur stor massa föremålet
1
Newtons tre lagar bygger på Galileis tidigare upptäckter och har senare självklart byggts vidare på av bland
andra Euler och kritiserats av bland andra Einstein, men de är ändå en milstolpe inom mekaniken och tillräckligt
korrekta för att beskriva mekaniska skeenden i vardagslivet och det är det man fokuserar på i
mekanikundervisningen i den svenska grundskolan (Lgr 11, ss 128-130).
5
har. Den är egentligen mer komplicerad än så, men handlar mycket om friktionskraften som i
vår vardagliga värld är med och accelererar objekt hela tiden med negativ acceleration, så
kallad retardation. Den tredje av Newtons rörelselagar kallas vanligen för lagen om verkan
och återverkan. Om ett föremål utövar en kraft på ett annat föremål utövar föremål två en lika
stor kraft i motsatt riktning på föremål ett. Det är det man känner i foten när man sparkar en
fotboll eller landar på marken efter ett hopp; reaktionskraften. Dessa tre lagar kan med fördel
användas än idag för vardagsfysik. Man har dock upptäckt att de inte går att använda så bra i
sammanhang där hastigheterna närmar sig ljusets, vid skalor där föremålen är så små som
atomer eller då föremålen befinner sig i starka gravitationsfält. Då behöver man gå in på
relativitetsteori och kvantfysik (Newton’s laws of motion, Wikipedia, 2013). Men inget av de
tre ”undantagen” är speciellt framträdande på en lekplats.
Syfte
Syftet är att undersöka i vilken grad elever i fjärde klass kan förstå mer mekanik genom att
leka på en lekplats.
Frågeställningar
Har elever i fjärde klass förstått vad trögheten gör?
Har elever i fjärde klass förstått vad friktionen gör?
Har elever i fjärde klass förstått vad reaktionskraften gör?
Är mitt valda tillvägagångssätt; med filmdiagnos, fritt experimenterande och
filmdiagnos igen, en gångbar didaktisk metod?
Bakgrund
Bakgrunden inleds med ett avsnitt om extramuralt lärande – lärande som sker utanför skolans
väggar – framför allt om utomhuspedagogik och dess positiva effekter och svårigheter.
Därefter kommer korta djupdykningar i fysikämnet i skolan respektive ungas kunskaper i
mekanik. Dessa följs av en syntes av de båda i delen om extramural undervisning i
naturvetenskap. Kapitlet avslutas med en avsmalning in i redan gjord forskning om det
aktuella ämnet – mekanikinlärning på lekplats.
Extramuralt lärande
Under min lärarutbildning har jag fått delta i exkursioner och andra lektioner utomhus.
Framför allt en eftermiddag med ”Skogen i skolan”2 gjorde mig uppmärksam på vilket
underbart klassrum “utomhuset” kan vara. Sedgwick (2012, s 3) går så långt att han lägger
fram det som en central sanning, detta att undervisning utomhus, nästan oavsett vad vi
undervisar, ökar lärandets livskraft, av författaren kallat vitalitet.
...anyone looking at anything with the spirit of exploration, with the spirit of
finding some kind of truth, can expect some kind of blessing.
(Sedgwick, 2012, s 23)
Han menar alltså att alla skolämnen kommer få någon slags positiv skjuts av att bedrivas
delvis utomhus.
2
Skogen i Skolan är ett nationellt samverkansprogram mellan skolan och Sveriges skogliga intressenter som
startade 1973 och som bland mycket annat tagit initiativ till skolskogarna.
6
Yerkes (1982, s 5) visar att sex veckors lek på äventyrslekplatser leder till ökad visuell och
motorisk utveckling för både pojkar och flickor. Hon bedrev sin forskning så att hon hela
tiden jämförde med en kontrollgrupp som inte fick leka på en äventyrslekplats. Intressant var
att pojkarna i hennes kontrollgrupp utvecklades nästan lika bra som eleverna som fick leka på
äventyrslekplatserna, men flickorna i kontrollgruppen utvecklades inte alls inom detta område
under de sex veckorna. Yerkes själv drar slutsatsen att pojkar har det äventyrslystna med sig i
sin vardag i större utsträckning än flickorna och därmed utsätts för ständig motorisk och
visuell träning. Därför, menar författaren, att det är viktigt att ge flickor tillgång till äventyr
och annan motorisk träning i högre utsträckning än pojkar, som alltså får sådan träning
automatiskt.
Positiva effekter av extramuralt lärande
Lieberman och Hoody (1998, s 7) berättar om fem pedagogiska mål som uppnås som de alltid
kunnat se när de sammanställt undersökningar om extramurala metoder. De menar att för det
första bryter extramuralt lärande ner de traditionella gränserna mellan skolämnen. Elever rör
sig inom flera skolämnen när de går utanför klassrummet, oplanerat så väl som planerat; det
är lättare att planera aktiviteter som är ämnesöverskridande utomhus. För det andra ger det
extramurala lärandet praktiska lärandeupplevelser, ofta genom problemlösning och
projektbaserade aktiviteter. För det tredje menar Lieberman och Hoody att lärarna behöver
samarbeta mer som lärarlag när de lämnar klassrummet, för det fjärde att metoderna är lätta
att anpassa till enskilda elever och deras unika färdigheter och förmågor och för det femte att
eleverna utvecklar kunskap, förståelse och uppskattning för närmiljön, samhället och naturen
när man har viss undervisning där.
Hinder för det extramurala lärandet
Broda (2011, ss 10-16) har i sina studier kommit fram till de fem vanligaste anledningarna
lärare har för att inte ta med sina elever ut: 1) Vanligast är att man säger att man inte har tid
till det. 2) Nästa anledning – som har nära samband med nummer ett, är att det är svårt att
integrera utomhuspedagogik med det som står i läro- och kursplanerna. 3) Många lärare är
också rädda för att eleverna ska tolka det faktum att man lämnar klassrummet som att det nu
är dags för rast och därmed börja leka och inte kommer att lyssna till läraren. De två sista
anledningarna är 4) att lärarna inte anser sig ha tillräcklig kunskap om naturen för att våga ta
med sig eleverna dit och 5) problemet med säkerhet; det är farligt i skogen. Efter att Broda
presenterat anledningarna till att inte undervisa utomhus bemöter han var och en av dem – inte
med argument i första hand utan med lösningar på de faktiska utmaningar som ligger bakom.
Broda anser att lärare inte bör ta med eleverna ut på annat än det som är grundat i läroplanen.
Men han menar att man med fördel kan flytta delar av de flesta ämnen utomhus och få till mer
inspirerande texter, resultat och/eller skapelser beroende på vad det är för ämne. Vad det
gäller tiden menar han vidare att det man förlorar i förflyttningstid tjänar man i prestation3 och
motivation. Men han menar också att det är viktigt att hålla sig nära byggnaden så att det inte
blir ett för stort projekt att gå ut (s 43).
Det är viktigt med strukturer och regler när man ger sig ut utanför klassrummet så att eleverna
känner sig trygga och vet vad som gäller. Broda (ss 12-13) kom fram till följande fyra viktiga
strukturer: För det första att läraren innan man går ut berättar för eleverna vilka förväntningar
denne har på dem och för det andra att läraren när klassen kommer till
3
Broda (2011, s 11) menar att flera studier visar just ökade prestationer hos klasser som har delar av
undervisningen utomhus och hänvisar till två hemsidor som är samlingsplatser för forskning inom området,
www.childrenandnature.org och http://www.peecworks.org
7
utomhussamlingsplatsen förklarar vilka rumsliga gränser det är som gäller för lektionen
ifråga. En tredje viktig tanke han ger är att man i förväg ska leta upp minsta möjliga område
att genomföra aktiviteten på, för att eleverna inte ska bli så utspridda när de jobbar på egen
hand. Den fjärde strukturen som är bra att ha utomhus menar författaren är att ha en
överenskommen samlingssignal. Det är de fyra viktigaste, men Broda nämner även några
andra bra strukturer att ha: Att stå i ring när man instruerar, att packa allt material i en
ryggsäck istället för i lådor och att vara genomtänkt vad det gäller tidsåtgången på varje
moment så man hinner med avslutning och återtåg i tid.
Det kan också vara svårt att komma igång med utomhuspedagogik för att lärare gärna tänker
för stort. Man vill ha en rabatt för odling eller en damm med lite fisk i, men Broda (s 31)
menar att det är viktigare att komma igång med något litet, som ett fågelbord eller en
containerrabatt.
Till Brodas viktiga strukturer kan läggas att för att få till bra undersökningar och lektioner
utomhus är viktigt att eleverna känner till utrustningen innan de börjar, så en bra idé är att ha
två lektioner med genomgångar och tester inomhus innan man går ut (Taylor, Hutson,
Krawiec, Ebert & Rubinstein 1995).
Fysikämnet i skolan
Broda (2011, s 11) skriver att man inte ska använda sig av extramuralt lärande annat än när
det är grundat i kursplanerna. Därför ska vi nu se vad läroplanen för grundskolan,
förskoleklassen och fritidshemmet 2011 säger om fysik.
Lgr 11 menar att fysikämnets huvudsyfte är att ge eleverna kunskap i fysik och att göra
eleverna nyfikna på sin omvärld så att de vill undersöka den (s 127). Det är en av
anledningarna till att jag valde att göra denna undersökning, att jag tycker det är viktigt att
undervisningen ska syfta till att öka nyfikenheten hos eleverna. Det jag försökte få igång var
att eleverna själva skulle kunna komma på sätt att undersöka och utforska sitt närområde på,
på ett roligt sätt. Jag hoppas också att min studie inspirerat de elever som deltagit i den till att
ställa frågor till sina ordinarie pedagoger även efter studiens slut. Det är också ett syfte med
fysikundervisningen i grundskolan.
Genom undervisningen ska eleverna ges möjlighet att ställa frågor om fysikaliska
företeelser och sammanhang utifrån egna upplevelser och aktuella händelser.
(Lgr 11, s 127)
Att ställa frågor utifrån egna upplevelser förutsätter att man har egna upplevelser. Att
undersöka lektionsinnehåll ute på rasterna ger lite egna upplevelser att formulera frågor
utifrån. Men det är inte bara upplevelser som elever ska lära sig mekanik genom, de ska också
genomföra enkla systematiska undersökningar i årskurs 4-6 (Lgr 11, s 129) och göra enkla
fältstudier och observationer i närmiljön redan i årskurs 1-3 (s 128). I det centrala innehållet
för årskurs 1-6 nämner kursplanen i fysik sådana begrepp som tyngdkraft, friktion, balans,
tyngdpunkt, jämvikt, krafter och rörelse, begrepp som kan undersökas i vardagslivet och vid
lek på till exempel gungor, rutschbanor och gungbrädor (ss 128-129). Gungor och rutschbanor
hittar man på lekplatser och en lekplats i närområdet är skolgården. Det finns alltså mycket att
hämta i fysikundervisningen ute på skolgården. När jag gick i skolan gick vi aldrig ut på
lekplatsen med målet att lära oss fysik. Men förhoppningen är att denna undersökning ska
kunna inspirera några lärare till att göra just det.
8
I kursplanen för fysik ryms de flesta av de frågor jag ställt till eleverna på ett eller annat sätt.
Som exempel kan tas att friktionskraften är en central del i årskurs 1-3 (s 128) och att den kan
observeras vid lek på till exempel rutschbanor. I denna undersökning motsvaras det av fråga 8
där eleverna ska lista vilket sätt man snabbast åker nerför en rutschbana av sex olika alternativ
med olika material mellan sig själva och rutschbanan som minskar eller ökar friktionen (se
Bilaga 2: Frågor).
Det eleverna enligt kursplanen borde kunna när de kommit till fjärde klass är att samtala om
tyngdkraft, friktion och jämvikt i relation till lek och rörelse (Lgr 11, s 132). Ordet samtal
återkommer 253 gånger i läroplanen och det används ofta i samband med matematik och
naturvetenskap när det handlar om att visa att man förstått ett visst ämnesinnehåll. Matematik
och naturvetenskap är ju lite speciella på den punkten, det är inte bara att lära in allt stoff
utantill, utan det handlar mer om att förstå det man vill lära sig. När denna undersökning
gjordes var det svårt att samtala med alla 41 eleverna, men det gjordes med några och på flera
av frågorna i diagnosen uppmanades eleverna att motivera sina svar. Fråga 11 bestod enbart
av utrymme att skriva på för att svara fritt.
Studenters missuppfattningar
När det handlar om matematik och fysik handlar det alltså om att förstå, inte bara att lära sig
saker utantill och Caramazza, McCloskey och Green (1981, ss 119-122) undersökte
universitetsstudenters uppfattningar om fallande objekt (liknande min fråga om bollen som
kastas från hög höjd, fråga 1) och kom fram till att bara 25 procent hade förstått hur ett objekt
som har horisontell hastighet i utgångsläget faller till marken. Det är alltså viktigt att tidigt
försöka ge elever en förståelse för fysik. Författarna delade upp de 75 procent som svarade fel
i fem olika kategorier efter vilket slag av missuppfattning de gav uttryck för. Själva frågan de
använde var: Du har en vikt som pendlar hängande i ett snöre. Om du plötsligt klipper av
snöret – vid fyra olika tillfällen – hur faller vikten? Den frågan skulle också gå att ha med i en
undersökning på en lekplats och där skulle det i så fall handla om att till exempel hoppa från
en gunga. Hur flyger man när man hoppar från gungan när den är i sitt högsta läge respektive
lägsta etc. Jag valde dock att inte ha med frågan av säkerhetsskäl. Jag ansåg det vara för
farligt att få igång 40 elever att hoppa från gungorna under oordnade former. Men efter att
Caramazza (et al.) diskuterat de olika slags missuppfattningar studenterna hade drar de
slutsatsen att det inte var någon skillnad på de som hade läst mycket fysik i skolan och de som
inte hade läst någon fysik gällande hur rätt de svarade. På det sättet ifrågasatte de dåtidens
fysikpedagogik och undrade om det hade att göra med att fysikkurser misslyckas med att ta
hänsyn till studenters missförstånd vad det gäller rörelse och istället behandlar studenterna
som om de förstod de grundläggande principerna och bara behöver formalisera och
kvantifiera de principerna.
Extramural undervisning i naturvetenskap
Det finns många lärare som använder lekplatser i naturvetenskapsundervisningen och vissa av
dem skriver en del om det också, men det verkar inte vara så många som forskar i ämnet. I
USA har man dock sammanställt forskning gjord på 40 skolor om vilken effekt EIC4 har på
elevers lärande inom bland annat matematik och naturvetenskap (Lieberman & Hoody, 1998,
s 8). Dessa undersökningar gjordes genom att man jämförde vanliga klasser med dem som fått
EIC-lektioner. Det som jämfördes var resultaten av omfattande ämnesspecifika prov samt
terminsbetygen inom de aktuella ämnena. Jämförelserna från 14 skolor som gjort samma prov
visade att eleverna som löpande under året fått EIC-lektioner överträffade akademiskt sina
4
Using the environment as an integrating context for learning – samlingsbegrepp för utomhuspedagogik i USA.
9
jämnåriga som fått traditionell undervisning på 92 procent av proven. Inom matematiken
visade siffrorna på 71 procent och inom naturvetenskapen 75 procent, där de övriga 25
procentenheterna utgjordes av prov med lika höga poäng (s 12). En lärare i naturvetenskap
uttryckte det så här:
The kids became so excited about the simple topics that kids didn't become excited
about before in traditional classes, they really convinced me that the integrated
approach was worthwhile. Now, science-wise /.../ the kids remember things better
and for a longer period of time.
Michael Melin, science teacher, Tahoma High School, Washington (Lieberman
& Hoody, 1998, s 12)
Newtons tre rörelselagar på lekplatsen
Karusell kontra virvel
Ett exempel på användande av lekplats i mekanikundervisningen är från England där de
jämfört en karusell och en så kallad virvel5 på en lekplats som låg i skolans
närhet (Thompson, Barron, Chandler, Shaw, & Hannafin, 2010, ss 459-461). Eleverna kom då
fram till att sätter man fart på karusellen och drar sig närmare mot mitten behövs mindre kraft
för att hålla sig kvar på karusellen, mindre centripetalkraft alltså. När de upptäckte att det
dock behövdes mer centripetalkraft för att hålla sig kvar på virveln när man drog sig själv
närmare mitten blev de överraskade och undersökte orsaken – både ur ett upplevelsemässigt
och ett matematiskt perspektiv – och kom fram till att det har att göra med storlek och vikt på
karusellerna ifråga. Detta är ett bra exempel på hur lekredskap på en lekplats kan vara en
förlängning av klassrummet (Yerkes, 1982, s 7). Min undersökningsfråga som frågar vad som
händer när man ramlar av en karusell, om man åker i en rak linje då eller inte och vilken
riktning denna raka linje i så fall har, är inspirerad av Thompson, Barron, Chandler, Shaw och
Hannafin (s 461).
Tröghet, friktionskraft och reaktionskraft
Lyons (2005, s22) beskriver hur lekandet på en lekplats innehåller mycket oförutsett och
oplanerat lärande. Man kan kalla det för tyst lärande. Det pratas inte i fysiktermer på
lekplatsen, men hjärnan drar slutsatser om hur världen fungerar hela tiden. Han menar vidare
att exempelvis rätlinjig rörelse, krökt rörelse, rotationsrörelse och vinkelrörelse upplevs på en
lekplats. Rätlinjig rörelse upplevs när man faller rakt ner, eller flyger av en karusell. Krökt
rörelse upplevs när man åker på en rutschbana med gupp, rotationsrörelse och vinkelrörelse
upplevs när man åker karusell eller liknande.
Tröghet är något man upplever på många ställen på lekplatser och Lyons (s 22) nämner
framför allt gungor som en plats för upptäckande av tröghetens praktiska tillämpningar. En
gunga står till exempel still tills någon puttar på den och det är jobbigare att putta på en gunga
som två barn sitter på än att putta på en gunga med endast ett barn. En gunga slutar inte heller
gunga direkt bara för att man slutar putta fart utan fortsätter en stund och även om det är en
ständig omvandling av rörelseenergi till lägesenergi och vice versa upplever barn det som att
gungor som puttats fart på tenderar att fortsätta röra på sig och får således en upplevelse av
vad tröghet innebär.
Newtons första rörelselag, tröghetslagen, låter så här:
5
Ett lekredskap man kan snurra stående på. Säljs till exempel av Kompan Barnland AB - www.kompan.se
10
Varje kropp förblir i sitt tillstånd av vila eller rörelse med konstant hastighet längs
en rät linje, såvida inte krafter tvingar den att ändra sitt rörelsetillstånd.
(Dynamik, Nationalencyklopedin, 2013)
Frågorna 1, 3, 4, 6 och 7 i denna undersökning är ett försök att undersöka elevernas förståelse
av tröghet. Speciellt fråga 3 är central där det frågas efter vad som händer om man hoppar rakt
upp när man står i en tunnelbanevagn som åker i 60 kilometer i timmen. Fråga 6 kan också ses
som central då den handlar om att rotationsrörelse är en form av ständig acceleration och att
ett föremåls egentliga naturliga sätt att röra sig är rakt fram, inte runt i ring. Fråga 4 har jag
lagt in lite för att luras i sammanhanget och får egentligen inte fram någon förståelse eller inte
för trögheten eftersom den frågar om det är möjligt att en gunga kan börja gunga utan att
någon är där och tar fart på den och sen fortsätta gunga länge. Att det faktiskt är möjligt visar
filmer från Argentina av en gunga som står på ett vindpinat ställe och som tack vare
aeroelastiskt fladder6 gungat nonstop i över fem år. Detta visar att det är en komplicerad
verklighet vi lever i och att det finns många krafter som påverkar oss – jag tror det är bra att
lära sig och förstå de grundläggande fysikaliska lagarna men att samtidigt förklara att
verkligheten är komplex.
Friktion, menar Lyons (s 23), upplevs på ett enkelt sätt på en rutschbana. Till exempel genom
att man försöker bromsa sig själv med händerna. Då upplevs också att ökad friktion leder till
ökad värme i handflatorna. Friktionskraft är en viktig del i att förstå Newtons andra
rörelselag, accelerationslagen. Den kraft som får ett föremål att börja röra på sig är egentligen
summan av alla krafter som verkar på föremålet ifråga. Den låter så här:
Ändringen av en kropps rörelsemängd (impulsen) är proportionell mot den
verkande kraften och har samma riktning som kraften.
(Dynamik, Nationalencyklopedin, 2013)
Fråga 5, den om varför en gunga slutar gunga efter ett tag, och fråga 8, den med olika material
mot rutschbanan är denna undersöknings försök att ta reda på elevernas förståelse för
friktionskraften.
För att förstå Newtons tredje rörelselag genom att leka på en lekplats föreslår Lyons (2005, s
23) klättring uppåt och landning på marken efter hopp. Newtons tredje rörelselag låter som
följer:
Om en kropp påverkar en annan med en given kraft, återverkar den senare kroppen
på den förra med en lika stor men motsatt riktad kraft.
(Dynamik, Nationalencyklopedin, 2013)
Lyons menar alltså att man kan uppleva denna lag när man hoppar från ett lekredskap och
landar och känner hur marken slår emot fötterna med samma kraft som fötterna slår emot
marken. En annan tillämpning är när man klättrar – för att komma uppåt trycker man fötterna
nedåt (s 23). I diagnosen motsvaras Newtons tredje rörelselag av frågorna 2, 9, 10 och 11.
Fråga 2 handlar om klättring, frågorna 9 och 11 om landning på marken och fråga 10 är ett
försök att ta reda på elevernas förståelse för rekyl, det vill säga motkraften som påverkar den
som utövar kraft på ett föremål. Där frågas vad som händer när någon sitter på en gunga och
kastar ett tyngre föremål rakt fram. Just den frågan går att bygga vidare på och gå in på
rymdfart som använder sig av rekyl vid alla förflyttningar i rymden.
6
Det som även fick Tacoma bridge att falla samman 1940. Filmer går att hitta på www.youtube.com sökord:
”haunted swing” respektive ”Tacoma bridge”.
11
Dator på lekplatsen
Min undersökning handlar om relativt grundläggande koncept inom mekaniken för de yngre
åldrarna i skolan, men även på högre nivåer i skolan kan lekplatsen vara ett mycket bra ställe
att utföra fysikförsök på. Redan 1995 tog lärare med sig datorer ut på lekplatser. Taylor,
Hutson, Krawiec, Ebert, och Rubinstein (1995, s 333) kopplade en rörelsedetektor som
använde sig av ultraljud till en bärbar dator och mätte svängningar när elever gungade på
gungor, gungbrädor och fjädergungor. Av detta fick de fram grafer över gungornas
förflyttning, hastighet och acceleration och jämförde sedan dessa och drog slutsatser. Eleverna
fick också själva använda utrustningen för att hitta på egna försök och då kom de på att
undersöka både fjädergungors massa och temperaturhöjning i fjädern. Det mest intressanta för
min studie som de kom på var att mäta en gungas avklingande amplitud, som finns med i
diagnosens fråga 5: Vad är det som gör att en gunga slutar gunga efter ett tag?
Nintendo Wii på lekplatsen
Ett annat årtusende finns avancerade mätinstrument i vart och vartannat hem. Kouh, Holz,
Kawam, och Lamont (2013, s 146) tog fasta på handkontrollen till Nintendo Wiis spelkonsoll,
den så kallade wiimote, och skapade och testade några experiment med hjälp av den. Det en
wiimote har är en accelerometer, ett mätinstrument som mäter accelerationen i olika
riktningar. Det är det som gör att den kan känna av hur hårt jag vill slå min golfboll eller rulla
mitt bowlingklot eller vad jag nu spelar för spel på min Nintendo Wii. Den mäter
accelerationen i tre riktningar för att känna av hur kontrollen rör sig i vår tredimensionella
värld. Man kan koppla wiimoten till en dator via en kompatibel bluetooth-ingång7.
Försöken Kouh (et al. 2013, s 146) gjorde handlade om cirkulär rörelse av olika slag. De fäste
en wiimote på en gammal LP-spelare och satte på den på olika hastigheter och mätte
accelerationen på en horisontell cirkulär rörelse. De fäste även wiimoten på ett cykelhjul och
mätte accelerationen på en vertikal cirkulär rörelse. Detta skedde inte på en lekplats, men en
vanlig leksak användes och den skulle med fördel kunna användas på en lekplatskarusell på
liknande sätt. Detta var en utveckling av de lektioner de höll två år tidigare (Kawam & Kouh,
2011, s 508) då de använde en wiimote för att befästa vektorkonceptet hos elever genom att
testa accelerationen i tre riktningar på lutande plan med olika lutning. Detta kan med fördel
göras på en rutschbana.
Accelerometrar har använts i undervisning långt före Nintendo skapade Wii (Reno & Speers,
1995, s 382), men det är först nu det blivit lättillgängligt för vanliga lärare. Jag kan tänka mig
att många mekaniska experiment skulle kunna genomföras med relativt lättillgänglig teknik
nu för tiden. På smartphones finns appar för det mesta och fler och fler elever har en egen
sådan. Men det får andra undersökningar utforska.
Nordens största lekplats – Liseberg
Som jag nämnde i inledningen låg ett Lisebergsbesök till grund för idén till den här
undersökningen. Lisebergsbesöket var grundat på bland annat en artikel av Sumners och
Jones (1983, ss 12-13). Det är en beskrivande artikel om hur man kan använda en berg- och
dalbana i mekanikundervisningen. Att låta eleverna åka en berg- och dalbana och sen gå
igenom varje del och låta eleverna förklara varför det som händer sker och vad som skulle
hända om banan såg ut på det ena eller andra sättet istället. Frågor som; varför är första
backen högst, vad skulle hända om inte kurvorna var doserade, varför saktar berg- och
7
Alla bluetooth-ingångar klarar inte av wiimotes
12
dalbanan in och varför är inte parablerna spetsigare än de är, ska få eleverna att tänka och dra
slutsatser om hur världen fungerar menar Sumners och Jones.
Teoretisk ram
Jag har valt att lyfta fram Jean Piaget (2001, orig 1930), som redan för ganska länge sedan
utförde systematiska studier av barns förståelseutveckling av den fysiska världen. Han har
gjort experiment och djupintervjuat ett stort antal barn om ämnen som behandlar förståelsen
av den fysiska världen. Bland ämnen som: vad luft är, hur vind uppkommer, varför molnen
rör sig, hur en båt flyter, varför det blir natt och hur en cykel fungerar, finns undersökningarna
om barns förståelse av rörelse och krafter. Piaget menar att förståelsen för fysikaliska
orsakssammanhang nås i 8-11 årsåldern. Hans forskning visade att när ett barn är 8-9 år kan
de förklara enklare maskiners funktion (s 199, 215) och när de är 10-11 år kan de förklara
saker som krafter och volym på ett korrekt sätt (s 34, 165, 121). Detta talade visserligen för att
göra undersökningen i de yngre åldrarna, innan förståelse för fysikens orsakssammanhang är
helt uppnådd, fast å andra sidan kunde det också vara intressant att göra undersökningen i just
10-årsåldern. De flesta eleverna borde då enligt Piaget ha uppnått en mognad för att kunna
förstå koncepten och de slutsatser de själva drog efter att ha lekt och gjort sina egna
undersökningar på lekplatsen.
Barns förklaringar av rörelse
Piaget (2001, ss 114-120) visar i sina undersökningar att yngre barn förklarar rörelse med att
föremål har liv och egen vilja. De ser världen som väldigt magisk eller animistisk. De fyller
världen med spontana rörelser och levande ”krafter”. Piaget konstaterar, tvärtemot vad man
skulle kunna tro, att det i yngre åldrar är ganska enkla förklaringar ett barn ger; att det är så att
ju tidigare i ett barns mentala mognad undersökningen görs desto komplexare är
förklaringarna och består ofta av flera orsaker sammanflätade. Oftast består de av både interna
och externa krafter, där den interna drivkraften är föremålets fria vilja och den externa kraften
är summan av att andra föremål drar till sig eller stöter ifrån sig föremålet som rör sig; till
exempel att en sjö drar till sig floder, att solen och molnen stöter bort varandra eller att det är
vägen som får cykeln att rulla. Piaget konstaterar att man som litet barn drar slutsatsen att
föremål i rörelse är levande snarare än att de har tröghet. Det är inte bara så att föremål i
rörelse har liv enligt ett barn, de har också anledningar att göra de rörelser de gör, de gör det
avsiktligt. Floder flyter fram för att vi ska få vatten och solen rör sig för att ge oss ljus, enligt
små barn. Just detta, att ett barn fyller världen med avsiktliga rörelser och inte letar alls efter
några mekaniska slutsatser får Piaget att förklara det som att ett barn är bara intresserat av
”varför?” och inte av ”hur?”. Barnet har inget intresse av ”hur” och stöter därmed inte heller
på några problem när barnets föreställningar till synes säger emot varandra. Detta kommer jag
att använda mig av när jag analyserar resultatet, att leta efter om någon elev har fyllt sin värld
med rörelser med moralisk avsikt.
I nästa fas förklarar barn ett föremåls rörelse mer med hjälp av orden puttar och drar, ord som
förutsätter kontakt föremålen emellan. Men de har inte övergivit förklaringen om föremåls
inneboende vilja och att det är den som får andra föremål att agera; till exempel att solen rör
sig genom att använda sig av vindens styrka. I både fas ett och två menar Piaget att de enda
lagar barnen tycker att föremålen följer är moraliska lagar, vad som är smart eller inte smart,
vad som är rätt eller fel. En 6-åring berättar till exempel i en intervju att moln inte är smarta
eftersom de försöker slåss mot solen (Piaget, s 116).
13
I tredje fasen, enligt Piaget (s 116), beskriver barnen det som att föremålet som rör sig skapar
en strömning i det omgivande mediet och denna ström får föremålet att fortsätta röra sig; till
exempel rör sig molnen med sin inneboende vilja, detta skapar en strömning i luften som får
molnen att röra sig. I fjärde och sista fasen tänker barnet mer och mer utifrån mekaniska
principer och förstår koncept som tröghet. Åldrarna för faserna är i detta kapitel inte angivna
men i resten av boken är den första fasen barn i åldrarna 4-5 år, fas två 5-8 åringar, fas tre 8-9
åringar och fas fyra barn allt mellan 9 och 12 år beroende på vad som undersökts. Det
författaren framför allt gjort är att han har systematiserat sina intervjusvar i olika grupper och
sedan kallat grupperingarna för faser. Faserna är alltså beskrivningar av mönster han sett, inte
lagar om hur ett barn måste utvecklas för att räknas som friskt.
Piaget jämför ett barns sätt att se på rörelse och krafter med sättet de gamla grekiska fysikerna
såg det, speciellt Aristoteles (s 117). Så att ta med barnen på en historisk resa på samma gång
som man ger dem mekanikens grunder vore en bra idé.
Barns förklaringar av krafter
10-11 åringars förståelse av krafter handlar två av mina frågeställningar om så att läsa om
Piagets studier om barns förklaringar av krafter var extra intressant. Vårt synsätt som vuxna är
att krafter mellan föremål är nödvändiga för att överföra energi mellan dem. För ett litet barn
finns det inget sådant som kraft (Piaget, 2001, s 121). Hos barnet finns bara konceptet av att
ett föremål väcker upp ett annat som också blir levande. Att de två föremålen behöver vidröra
varandra för att kraften ska överföras är heller inget som finns med från början hos ett barn,
utan enligt dem kan föremål samverka med varandra utan att vara i närheten av varandra.
I Piagets undersökningar framkom inte alls att konceptet ”krafter” hos barnen utvecklas
liknande som många av de andra koncepten han undersökte (2001, s 121). Det är med viss
besvikelse han konstaterar att ett barn länge definierar “kraft” på nästan exakt samma sätt som
det definierar “liv”. Det är inte förrän i 11-12 års-åldern barnen i hans undersökningar relativt
plötsligt förstår hur det är krafter som får saker att flytta på sig. När allt ses som levande av ett
barn överlappar förståelsen för krafter helt förståelsen för liv. På de flesta andra områden
kunde han se mönster och dra slutsatser om olika faser, men just definierandet av mekaniska
krafter kom alltså inte förrän relativt plötsligt under förpuberteten. Förståelsen utvecklades,
men verbalt definierades inte krafter förrän barnen var 11-12 år. Utifrån detta att utvecklingen
inte gick att dela in i faser karakteriserade Piaget svaren i andra kategorier när det kom till
förståelsen av vad kraft är. Exemplen från barnen är kursiverade:
En del barn definierade kraft som rörelse. Vatten har kraft eftersom det rör sig, en cykel
eftersom någon får den att åka, ett bord inte eftersom det står stilla. Andra barn begränsade
kraft till föremål som rör sig av sig själva. Vatten har kraft eftersom det rör sig av sig självt,
en cykel har inte kraft eftersom någon måste cykla på den för att den ska röra på sig.
En tredje grupp barn definierade kraft som aktivitet i allmänhet och användbar aktivitet i
synnerhet. Detta var det vanligaste sättet enligt Piagets studier (2001, s 123). Solen har kraft
efterson den ger ljus, blommor är bara söta, de har ingen kraft eftersom de inte kan göra
någonting. Ett annat mönster av svar var de barn som ser kraft som själva handlingen att
transportera något. Månen har kraft eftersom den bär den gamla månen i sina armar, men
stenar har inte kraft eftersom de inte bär någonting. En femte grupp barn såg hållbara föremål
som fulla av kraft. Ett hus har kraft för det står upp av sig självt, ord har inte kraft för de
försvinner direkt. Sista gruppen gav ett föremål kraft om det var stort och tungt. En båt har
kraft eftersom den är tung, en sten inte eftersom den är lätt (Piaget, 2001, ss 121-126).
14
Metod
Jag träffade två klasser under en heldag på en skola. På morgonen var jag först i den ena
klassen, sen i den andra och genomförde min diagnos. Därefter var jag med eleverna ute på
rasterna för att observera och försöka se om eleverna satte igång med att upptäcka mekaniska
principer på sin vanliga lekplats, tillika skolgård. I slutet av dagen gjorde jag sedan samma
diagnos igen med samma klasser och hoppades på så sätt få syn på om deras förståelse för
koncepten utvecklats under dagen.
Jag hade spelat in små filmsnuttar som jag visade på smartboarden i klassrummet med
frågorna i. Frågorna besvarades av eleverna på speciella formulär som såg likadana ut på
förmiddagen som på eftermiddagen. Efter varje filmsnutt upprepade jag frågan en gång för att
alla skulle förstå frågan och alternativen. Idén att använda video med olika svarsalternativ
kommer från en film av videobloggaren Veritasium (2011).
Under rasterna hade jag med mig min diktafon och pratade in själv på den när jag såg något
jag ville anteckna, men hade också på den när jag intervjuade något av barnen som gjorde
något intressant. Intressant var till exempel då någon tog av sig jackan och åkte ner för
rutschbanan på den eller klättrade upp på något högt och kastade en boll. Mina frågor till
eleven i det läget handlade om "varför". Varför gjorde du så? Hur tänkte du när du ...?
Att producera, beskriva och bearbeta statistik är enligt Stukát (1993, s 10) ett av forskningens
viktigaste verktyg. Därför valde jag den kvantitativa metoden i form av för- och eftertest med
lite utvidgningar i form av informella intervjuer och ostrukturerade observationer. Att
använda ostrukturerade observationer är enligt Hartman (2007, s 238) passande när man gör
explorativa undersökningar. Att en observation är ostrukturerad betyder att man inte på
förhand har bestämt sig för vad man ska observera utan låter det som händer styra vad man
koncentrerar sig på för beteenden.
När man forskar på människor är det svårare att göra korrekta mätningar än om man utforskar
solens och månens rörelser. Jag som undersökare var mer en del av denna undersökning än
vad forskare som utför kvantitativa studier brukar vara.
Urval
Valet att genomföra undersökningen i fjärde klass bygger på två resonemang. För det första
bestod en del av undersökningen av en diagnos där frågorna utgjordes av skriven text och där
eleverna förväntades motivera sina svar skriftligt. Eftersom diagnosen genomfördes av alla
elever i en hel klass på en gång och varvades med videosnuttar var det viktigt att de hade
förmågan att läsa och skriva relativt snabbt så att de i möjligaste mån kunde uttrycka sig så
uttömmande som möjligt på begränsad tid. För det andra menar Piaget (2001) att förståelsen
för fysikaliska orsakssammanhang nås i 8-11 årsåldern. I fjärde klass borde då de flesta
eleverna alltså ha uppnått en mognad för att kunna förstå det de själva undersökte. Valet att
göra undersökningen i två klasser på samma skola byggde på att de då har sina raster på
samma lekplats och det ger en större reliabilitet och jämförbarhet än om jag valt klasser i
olika skolor.
Genomförande
Undersökningen genomfördes i två fyror på en skola i Sjuhäradsbygden i Sverige. Jag hade
med mig min medhjälpare Anton eftersom det var så mycket som skulle hända på kort tid och
15
jag skulle haft svårt att hinna med att både svara på elevernas frågor och samtidigt observera
dem på egen hand. Vi delade ut diagnosen till alla elever som fått tillstånd att vara med i
undersökningen. I den ena av klasserna var det tre stycken som inte fått tillstånd. Vi visade
filmen och Anton pausade efter varje fråga. Jag upprepade varje fråga muntligt för att vara
säker på att alla förstått vad det var som efterfrågades och instruerade eleverna var på pappret
och på vilket sätt de skulle svara på frågan. Jag gav eleverna en liten stund att svara på frågan
och påkallade sedan deras uppmärksamhet igen och Anton startade nästa videosnutt. På
rasterna var vi ute på skolgården och lät eleverna testa och experimentera. Anton hjälpte
eleverna hitta bland materialet vi hade med oss, svarade på frågor och jag observerade och
genomförde informella intervjuer med de elever jag tyckte gjorde något intressant. Efter
rasterna lät vi eleverna göra samma diagnos igen. Den här gången var videosnuttarna lite
avkortade, men det var exakt samma frågor som ställdes och vi gjorde på samma sätt som när
vi introducerade frågorna. Då eleverna ställde formfrågor svarade vi på dem, men var det
sakfrågor försökte vi att inte ge dem några ledtrådar om rätt svar och tystade ner dem innan de
sade för mycket.
Etik
För att fylla Vetenskapsrådets informationskrav (2003, s7) gavs ett missivbrev ut som förklarade
undersökningens syfte och villkoren för deltagande till eleverna i de båda klasserna. Där
informerades även om att det är frivilligt att delta och vilka moment undersökningen skulle
innehålla. För att fylla samtyckeskravet (s 9) fanns det på missivbrevet en flik för
vårdnadshavarna att skriva under på att eleverna gör detta frivilligt. Att det var vårdnadshavare
som skulle skriva under var för att eleverna var under 15 år vid undersökningens genomförande.
Konfidentialitetskravet (s 12) fylldes genom att varje barn fick ett kodnamn i form av ett
grundämne istället för att skriva sina egna namn. De hade samma kodnamn på första och andra
diagnosen och på de intervjuer som genomfördes under rasterna. Detta för att kunna jämföra en
enskild elevs resultat på diagnos 1 och 2 och de intervjusvar eleven lämnade. Detta sätt att
avpersonifiera mitt material redan från början är mitt sätt att vidta åtgärder för att skydda
privatpersonernas integritet enligt Vetenskapsrådets publikation God forskningssed (2011, s 69).
Att inga namn används i rapporten skrevs in i missivbrevet och även hur all inspelad data skulle
komma att hanteras och att den i slutet kommer raderas. Detta för att fylla nyttjandekravet (s 14).
Trovärdighet
Reliabilitet
För att få så hög reliabilitet som möjligt har samma diagnos använts både före och efter leken och
experimenterandet på rasterna. Därmed har osäkerheten att eleverna förstår en av frågorna på
förmiddagen men inte på eftermiddagen minskats. För att få fram det eleverna egentligen trodde
om koncepten och ändå kunna kategorisera svaren har flervalsfrågor använts och eleverna
informerats om att de fick välja mer än ett svar om de tyckte mer än ett verkade rätt.
Validitet
Jag avsåg att undersöka i vilken grad fjärdeklasselever förstår mer mekanik genom att leka på
lekplats. Jag vidtagit en del åtgärder för att försöka undersöka just det och minimera felkällor. På
frågorna har jag lagt in utrymmen för eleverna att motivera sina svar på vissa frågor för att få syn
på vad de förstått och vad de inte förstått trots eventuellt rätta svar. När diagnoserna skrivits har
eleverna fått sätta sig så långt ifrån varandra som möjligt för att inte kunna titta på vad de andra
skrivit. På rasterna har jag varit mycket noga med att inte säga några svar till eleverna utan låta
dem själva dra slutsatser. Klassen som gjorde undersökningen först instruerades att inte avslöja
några svar för den andra klassen på rasten.
16
Jag har undersökt Newtons tre rörelselagar och också slått ihop dem för att få en helhetsbild och
kunna dra slutsatser om i vilken grad förståelsen ökat bland eleverna, som det står i mitt syfte att
jag vill.
Bearbetning
Alla kryssrutsfrågor kodades om till poäng mellan 0 och 1. Den generella principen var att
hade inget rätt svar ikryssats fick eleven 0 poäng och hade rätt svar ikryssats fick eleven 1
poäng. Maxpoängen på varje fråga var 1 poäng. Det var 41 elever som besvarade diagnoserna
så 41 var maxpoängen vid summering av elevernas poäng på en fråga. Rätt svar och mer
exakt omkodning kan ses i tabell 1.
Tabell 1 Omkodning av svar för frågorna 1 till 10
Antal poäng för ikryssade alternativ
För poäng
Fråga 1
0
B,C,D
Fråga 2
A,B,D,E
Fråga 3
A,B,D
Fråga 4
A,B,E
0,5
1
Fråga 5
Fråga 6
C,D,E
Fråga 7
A,B,C,E,F
B,C,D
B
A
C
C
C,D
A*
Fråga 8
Fråga 9
Övriga
B,C
**
D
A
**
A
På fråga 5, 8 och 10 kan 0,5 poäng delas ut. På fråga 5 eftersom alternativ B, luftmotståndet,
också bidrar till att en gunga saktas in om än marginellt – det är alltså också
definitionsmässigt ett rätt svar på frågan. På fråga 8 och 10 eftersom det där finns två rätta
svar och har då endast det ena ikryssats får eleven 0,5 poäng på den frågan. Med dessa
omräkningsmetoder skulle eleverna kunna helgardera sig och kryssa för alla svar på alla
frågorna och på så sätt få alla rätt. Men det är det ingen av eleverna som gjort på någon fråga.
Alla intervjuer spelades in med diktafon och transkriberades senare. Alla observationer lästes
även de in på diktafon och transkriberades. Både intervjuer och observationer kopplades till
frågorna och till de olika kodnamnen och var det eleven sagt eller gjort intressant letades den
enskilde elevens resultat och motiveringar från diagnoserna upp och sammanfördes med
intervjusvar och/eller fältanteckningar. På så sätt framträdde vissa elevers upplevelser av
dagen speciellt och de går att läsa om nedan.
Resultat
Undersökningen bestod av en fördiagnos med hjälp av en film8, följt av fri lek och fritt
experimenterande ute på skolgården och därefter en efterdiagnos, även den med hjälp av en
film9. Dagen avslutades med att tillsammans gå igenom rätt svar med hjälp av en svarsfilm10
och helklassdiskussion om varje fråga. Medan eleverna lekte och experimenterade på rasterna
observerades de och några intervjuades också. I detta kapitel redovisas först övergripande
resultat och därefter resultatet uppdelat i Newtons tre rörelselagar.
Länk till fördiagnosfilmen: http://youtu.be/ER_0OkXYOPY
Länk till efterdiagnosfilmen, en kortversion av fördiagnosfilmen: http://youtu.be/q_rtmWBOdgA
10
Länk till svarsfilmen, innehållande svar på frågorna: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9 och 8: http://youtu.be/kiKhfZxujQI
9
17
A,B,E,F
C eller D
Kommentar
Båda rätt
B lite rätt
På alla frågor får man poäng för rätt svar även om man kryssat för andra svar också.
* På fråga 5 får man 0,5 poäng om man kryssat B, 1 poäng för A, 1 poäng också om man kryssat både A och B.
** På fråga 8 får man 1 poäng om man svarat både snabbast och långsammast rätt. 0,5 poäng för en av dem. Annars 0 poäng.
8
Fråga 10
C och D
I de delarna kommer först en beskrivning vad diagnoserna visade och sedan vad observationer
och intervjuer visade. För en beskrivning av rätt svar på frågorna se bilaga 3. Till den första
lagen hör frågorna 1, 3, 4, 6 och 7, men som tidigare diskuterats har fråga 4 lyfts bort på
grund av sin gåtliknande karaktär11. Frågorna 5 och 8 hör till den andra lagen och till tredje
lagen hör frågorna 2, 9, 10 och 11. I samband med varje lag beskrivs också de rastaktiviteter
det fanns material till och hur dessa genomfördes, observationer som gjordes som är kopplade
till aktuell lag och resultatet av de informella intervjuerna. Under dagen hade eleverna
kodnamn i form av grundämnen (Fosfor, Aktinium, etc). Detta för att kunna koppla intervju
till diagnossvar utan att elevernas riktiga namn någon gång skulle behöva användas. Dessa
kodnamn används här i resultatkapitlet då någon enskild individ lyfts fram.
Övergripande resultat
Dagen satte spår
41 elever deltog i undersökningen, uppdelade på två klasser. Endast 5 elever har svarat exakt
lika på både diagnos 1 och 2. De andra 36 har ändrat på minst ett svar. Långt ifrån alla har
ändrat till mer rätta svar, men att så många ändrat sig under dagen tyder på att eleverna i
allmänhet i alla fall har blivit påverkade av det de gjort på rasterna även om de inte alltid har
dragit rätt slutsatser.
De tre frågorna med störst ökning
Det är tre frågor där skillnaden mellan diagnos 1 och 2 är anmärkningsvärd; det är frågorna 2,
6 och 8, en fråga från varje av Newtons rörelselagar. På dessa frågor ökade eleverna sina
sammanlagda poäng med 10, 14 respektive 5 poäng. Två av dessa tre frågor hänger ihop med
två av de enligt observation tre populäraste rastaktiviteterna, nämligen lata-lotta-karusellen
och att åka rutschbana med stora galonbyxor (se beskrivningar senare i resultatkapitlet). Den
tredje populära rastaktiviteten var testandet av barnvagnstunnelbanan. De övriga sex frågorna
har endast marginella skillnader mellan diagnos 1 och 2.
Skillnader sett till kön
27 av eleverna i undersökningen var pojkar och 14 var flickor. I tabell 2 redovisas pojkarnas
och flickornas sammanlagda resultat på diagnoserna.
Tabell 2 Summor och medelvärden av poäng kopplat
till diagnos och kön.
Diagnos
1
2
Ökat/minskat
11
Kön
Summa
Medelvärde
Antal
Pojkar
101
3,74
27
Flickor
54,5
3,89
14
Totalt
155,5
3,79
41
Pojkar
121
4,48
27
Flickor
60
4,29
14
Totalt
181
4,42
41
Pojkar
20
+0,74
27
Flickor
5,5
+0,4
14
Totalt
25,5
+0,63
41
Se bakgrundskapitlet, avsnittet om tröghet, friktionskraft och reaktionskraft.
18
På diagnos 1 har de 27 pojkarna gemensamt fått 101 poäng av 243 möjliga (9x27). På diagnos
2 har de fått 121 poäng, en ökning med 20 poäng, eller 20 %. De 14 flickorna har fått 54,5
poäng av 126 möjliga (9x14) på diagnos 1 och ökat till 60 på diagnos 2, en ökning med 5,5
poäng, eller 10 %. Totalt har eleverna ökat från 155,5 till 181 poäng av 369 möjliga (9x41)
från diagnos 1 till 2. Det är en ökning med 25,5 poäng, eller 16 %. Medelvärdet av pojkarnas
poäng var på första diagnosen 3,74, av 9 möjliga, och på andra diagnosen 4,48. Medelvärdet
på flickornas poäng från diagnos 1 var 3,89, alltså högre än pojkarnas, men 4,29 på diagnos 2
– lägre än pojkarnas. Flickorna hade alltså bättre poäng på diagnos 1 och pojkarna bättre
poäng på diagnos 2. Detta betyder att pojkarna ökade mest under dagen och gick om flickorna
i resultatet på kryssrutsfrågorna.
Frågan om ämnesintresse
Frågorna om gillande och intresse för olika skolämnen visade inte så stora skillnader på föroch efterdiagnosen, men man kunde utläsa att fysik låg strax över mitten bland de nio ämnena
i tabell 3 – inte mest intressant, men inte minst intressant heller.
Tabell 3 Medelvärden för hur mycket eleverna gillar nio olika skolämnen. 0 = hatar, 1 = ogillar, 2 = varken gillar
eller ogillar, 3 = gillar, 4 = älskar.
Slöjd
3,59
Geografi
3,00
Kemi
2,88
Fysik
2,87
Svenska
2,85
Matematik
2,79
Biologi
2,56
Engelska
2,54
Religion
2,17
Slöjd ligger överst, med ett medel på hela 3,59; närmare ”älskar” än ”gillar” i genomsnitt.
Geografi kommer på andra plats och därpå kommer tre ämnen som nästan delar på
tredjeplatsen; kemi, fysik och svenska. Vi kan se att alla nio ämnena ligger över mitten på
skalan (som var mellan 0 och 4), eleverna i de båda fyrorna på den skola jag var på gillar
alltså i allmänhet alla dessa nio ämnen.
Intressant var att tre personer ökat sitt intresse för fysik under dagen. Zink gick från ”gillar”
till ”älskar”, Fosfor från ”ogillar” till ”varken gillar eller ogillar” och Germanium från
”varken gillar eller ogillar” till ”gillar”. En person, Tulium hade dock minskat och gått från
”gillar” till ”varken gillar eller ogillar”. Jag var förvånad över att så få hade ökat sitt intresse
för fysik under dagen eftersom jag när jag observerade såg så många elever som hade roligt
och såg ut att gilla det de höll på med.
Det fanns ingen tydlig skillnad på hur de elever som var intresserade av fysik och de som inte
var det hade utvecklats mellan diagnos 1 och 2.
Bäst resultat
Aktinium, en pojke på 11 år, har fått högst poäng, hela 7 poäng av 9 möjliga. Fosfor, en annan
pojke på 11 år, har på diagnos 1 fått 2 poäng och på diagnos 2 fått 6,5 poäng. Det gör honom
till den som ökat mest från diagnos 1 till 2 av alla 41 eleverna. Närmast efter kommer en
pojke och en flicka som båda ökat 3 poäng.
19
Newtons första rörelselag, tröghetslagen, fråga 1, 3, 6 och 7
Beskrivning av tröghetslagen
Newtons första rörelselag handlar om tröghet och beskriver hur föremål fortsätter ligga stilla
eller röra sig rakt fram så länge ingen kraft är där och påverkar dem. Till exempel kan man
dra ut en bordsduk som det står tallrikar på väldigt snabbt utan att tallrikarna följer med ner på
golvet.
Beskrivning av fördiagnos-efterdiagnosresultatet
Hur mycket eleverna förändrats i poäng från diagnos 1 till 2 vad det gäller
tröghetslagsfrågorna redovisas i tabell 4.
Tabell 4 Skillnaden på diagnos 1 och 2 för tröghetslagsfrågorna
Summor av poäng, maxpoäng per fråga är 41.
Diagnos
Fråga 1
Fråga 3
Fråga 6
Fråga 7
Totalt för tröghetslagen
1
25
10
2
8
45
2
24
9
16
6
55
Ökat/minskat
Procentuellt
-1
-1
+14
-2
+10
-4 %
-10 %
+800 %
-25 %
+22 %
Vi kan i tabell 4 se att eleverna på frågorna som handlar om tröghetslagen minskar marginellt
på tre frågor från diagnos 1 till 2 och ökar markant på en fråga, fråga 6, den om karusellen.
Detta är den fråga där eleverna ökar mest från diagnos 1 till 2 av alla 10 frågor med
kryssrutor. Fråga 6 visar en ökning från 2 poäng till 16 poäng. Det är den fråga med lägst
resultat på diagnos 1 och det att bara två elever svarat rätt på den tyder på väldigt låg
förståelse för tröghetskonceptet. Fråga 6 är också den fråga där ingen har minskat i poäng från
diagnos 1 till 2. De övriga tre frågorna om tröghetslagen redovisar en gemensam nedgång på
sammanlagt 4 poäng. Det vägs dock upp av fråga 6 som alltså har en ökning med 14 poäng
vilket gör att elevernas sammanlagda poängökning från diagnos 1 till 2 på frågorna om
tröghetslagen blir 10 poäng, eller 22 %.
Rastaktiviteter, observationer och intervjusvar
När det gäller observationer och informella intervjuer så gäller de enstaka elever. Det fanns
inte möjlighet att observera och samtala med alla. Det redovisade resultatet får därför utgöra
exempel på vad som hände på lekplatsen.
Fråga 1
Det tillhandahölls jongleringsbollar att kasta och ett tre meter högt rutschbanetorn att kasta
från. För att mäta använde eleverna sina egna ben och gick och mätte. Tornet var inte så högt
att det blev stora skillnader på kasten. Några elever mätte skillnaden till runt två meter. Pojken
Zirkonium gick från 0 till 1 poäng från diagnos 1 till 2 på fråga 1 efter att ha testat
bollkastningen under rasten.
Man kastar längre när man står högre upp
(Zirkonium, pojke på 10 år)
Zirkonium drog rätt slutsats efter sina försök och det syntes på hans efterdiagnos. Så var det
inte för alla. En elev var övertygad om att han visste svaret redan innan och resonerade som så
20
att frågan ställs så att man ska tro att det är den som slängs från den högre höjden som
kommer längst, fast det egentligen är den andra. Han såg frågan lite som en gåta där det oftast
är det mest osannolika svaret som är rätt. Hans övertygelse om att han hade rätt kom också
från ett annat experiment de gjort i klassen, sa han, ett experiment där man gör fyra små hål
på olika höjder i en stående flaska full med vatten. Då är det så att strålen från det understa
hålet landar längst bort från flaskan även om man tror att det ska vara strålen från det översta.
I det fallet har det dock att göra med vattentryck och inte med tröghet.
En annan pojke, Kalium, provade flera gånger att kasta och kom till liknande resultat varje
gång; 2-3 m längre när han kastade från rutschbanan, men hade ändå svårt att acceptera sina
resultat.
Egentligen, på papperet trodde jag att den skulle komma längre när man står på
marken för det är typ mer dragningskraft neråt när man kastar från rutschkanan.
(Kalium, pojke på 10 år)
Kaliums tidigare tanke om hur det borde vara satt så djupt rotad att några försök på rasten inte
hjälpte så mycket.
Fråga 3
För att låta eleverna undersöka vad som händer om man hoppar i en tunnelbanevagn fanns en
barnvagn med enbart underrede till förfogande att stå på och hoppa rakt upp från medan
någon annan körde den i någorlunda konstant hastighet. Fosfor (P) trodde att man landar
längre bak i tunnelbanevagnen och förklarade det med en teori om en radiostyrd helikopter i
en bil.
P
Det är som om man skulle ha en radiostyrd helikopter i en bil. /…/ Den skulle
flyga bakåt, för den stannar ju på samma ställe. /…/
M
Menar du när bilen startar?
P
Nej. Man kör framåt och man har något flygande i bilen så kommer ju den att, om
man bara släpper upp den i luften. Jag testade med en puttekula. Den flög bakåt.
/…/ På en motorväg.
(Fosfor, pojke på 11 år, intervjuad av Mikael (M))
Fosfor beskriver här hur han tidigare gjort liknande experiment på egen hand, det med
puttekulan, och hur han då skapade sig uppfattningen om hur det här med att hoppa inne
i en kropp i rörelse fungerar. Han kommer även med ett förslag på ett liknande
experiment man skulle kunna genomföra, det med den radiostyrda helikoptern. Fosfor
har på diagnos 1 svarat ”A – Du landar längre bak i tunnelbanevagnen”, men lägger på
diagnos 2 även till svar ”C – Du landar på samma ställe i tunnelbanevagnen som du
hoppade från”. Det ger honom 1 poäng på den frågan på diagnos 2 och tyder på att han
har tagit till sig något efter att ha experimenterat och sedan blivit intervjuad, men ändå
inte helt släppt taget om sitt gamla tänkesätt.
En annan pojke, Aktinium (Ac), tror att man på barnvagnen landar längre bak på grund
av luftmotståndet medan man i en tunnelbana skulle landa på samma ställe eftersom
luften där följer med tunnelbanevagnen och det är i princip riktigt, men vid så låga
hastigheter som barnvagnen håller är luftmotståndet nästan försumbart.
Ac
M
Ac
21
Jag vet inte riktigt men, eh, det blir liksom inget luftmotstånd, man bara följer
med tåget.
För att luften följer med tåget?
Ja.
(Aktinium, pojke på 11 år, intervjuad av Mikael (M))
Aktinium är den person som fått bäst resultat på diagnoserna. Han fick 8 poäng av 10
möjliga på diagnos 1. På diagnos 2 fick han 7,5, och det var fråga 10 han på diagnos 2
missat ett svar på. Här kan vi se att anledningen till att han svarat rätt på fråga 3, vilket
han har, är för att han tror att luften är orsaken. En annan pojke kom på att det måste bli
annorlunda om man hoppar inne i tunnelbanevagnen mot om man hoppar ut genom
dörren ur den i 60 km/h.
Observationerna av barnvagnstesterna visade att flera av de elever som trodde man
skulle landa längre bak också landade längre bak på barnvagnen än vad de hoppade
ifrån.
Fråga 6
På skolgården fanns tyvärr ingen karusell, så vi hade med oss två mindre varianter, en
snurrskiva att ha på köksbordet, även kallad lata lotta, och ett bingohjul. Några av eleverna
experimenterade med att stå själva på dessa, men annars fanns jongleringsbollar och tejp att
utföra experimenten med hjälp av. Relativt många barn testade att tejpa fast en jongleringsboll
längst ut på lata lotta och sen sätta fart på henne och försöka se på vilket sätt bollen for av.
Det var svårt att se om bollen for av enligt linje D eller E, men de elever som lekte med
karusellen blev i alla fall varse att bollen for av i en rak linje och inte i bågar. Och det verkar
vara det som avspeglas av att 14 elever som svarat fel på diagnos 1 svarade rätt på diagnos 2
på den här frågan.
Fråga 7
Till hands för att testa om man skulle hålla tyngden högt eller lågt fanns två däck, en full
vattendunk och en sandlådekant att balansera på. Germanium hade på diagnos 1 svarat att han
inte trodde det spelade någon roll och testade på rasten sin teori flera gånger med en
vattendunk.
[Att hålla] vattendunken högt upp spelar ingen roll
(Germanium, pojke på 11 år)
Omfattande försök på rasten ledde för Germaniums del till att hans felaktiga teori bekräftades.
Vattendunken vägde c:a 2,5 kg, så det var inte en i sammanhanget så stor tyngd. Flera andra
elever provade med däck, som vägde c:a 9 kg. För att hålla däcken högt hängde de det runt
halsen och för att hålla det lågt höll de det för det mesta i ena handen. Men däcken var mycket
otympliga och eleverna föll för det mesta ner från sandlådekanten efter två meter oavsett om
de hade däcket högt eller lågt eller inget däck alls.
Newtons andra rörelselag, accelerationslagen, fråga 5 och 8
Beskrivning av accelerationslagen
Newtons andra rörelselag handlar om att det är summan av alla krafter verkande på ett
föremål som bestämmer i vilken riktning och med vilken acceleration ett föremål förflyttas.
Till exempel kan man skjuta fart på en tallrik på ett bord. Från det att man släppt tallriken tills
dess att den ligger stilla är den sammanlagda kraften som verkar på tallriken lika med
friktionskraften, alla andra krafter tar ut varandra – alltså bromsas tallriken in och stannar till
slut.
22
Ändringen av en kropps rörelsemängd (impulsen) är proportionell mot den
verkande kraften och har samma riktning som kraften.
(Dynamik, Nationalencyklopedin, 2013)
Så låter Newtons andra rörelselag. Vilken kraft det pratas om är dock viktigt att påpeka.
Kraften är en resulterande kraft, dvs. den är den vektoriella summan av alla
krafter.
(Newtons rörelselagar, Wikipedia, 2013)
Det är den resulterande kraften som ger upphov till ändring av ett föremåls rörelsemängd. I
exemplet med tallriken verkar även gravitationskraften och normalkraften på tallriken, men
den vektoriella summan av de två är lika med noll, eftersom de är lika stora och motriktade.
Kvar blir då friktionskraften (som även innehåller luftmotståndet) som då är lika med den
resulterande kraften. Man kan också sammanfatta det genom att säga att en acceleration i
någon riktning beror på en kraft i den riktningen. En acceleration kan även vara negativ.
Beskrivning av fördiagnos-efterdiagnosresultatet
Hur mycket eleverna ökat i poäng från diagnos 1 till 2 vad det gäller
accelerationslagsfrågorna redovisas i tabell 5.
Tabell 5 Skillnaden på diagnos 1 och 2 för accelerationslagsfrågorna
Summor av poäng, maxpoäng per fråga är 41
Diagnos
Fråga 5
Fråga 8
Totalt för accelerationslagen
1
14,0
20,0
34
2
14,0
25,0
39
±0
+5
+5
±0 %
+25 %
+15 %
Ökat/minskat
Procentuellt
På fråga 5 varken ökar eller minskar klassernas sammanlagda resultat. Dock är det fem elever
som ökar sina poäng med 0,5 och fem elever som minskar sina med 0,5. Detta är den enda
fråga där ingen elev ökar från 0 till 1 poäng mellan diagnos 1 och 2. På fråga 8 ökar 10
personer sina poäng och 3 minskar från första till andra diagnosen. Vissa ökar med 1 poäng,
vissa med 0,5. De som minskar, minskar enbart med 0,5 poäng. Elevernas sammanlagda
poängökning från diagnos 1 till 2 på frågorna om accelerationslagen är 5 poäng, en ökning
med 15 %.
Rastaktiviteter, observationer, intervjusvar och motiveringar
Fråga 5
Det fanns fyra gungor på fyrornas del av skolgården och dessa användes mycket hela rasterna,
men mer till att utforska fråga 10 än 5. Jag observerad ingen som utforskade fråga 5. Ändå
fanns olja tillgängligt för de som ville testa att smörja gungorna.
Polonium svarade både rätt på diagnos 1 och 2. Hans motivering till sitt svar på diagnos 1 är
mitt i prick.
Det är luftmotståndet och friktionen som gör det. Friktionen gör så att den bromsas
däruppe. Luftmotståndet kan också stoppa gungan.
(Polonium, pojke på 10 år)
23
Polonium är den ende som gett en så bra motivering. Ordet ”kan” gör att jag tror han menar
att det framför allt är friktionen som är orsaken och att luftmotståndet kommer först i andra
hand. En annan pojke, Torium, svarade ”luftmotståndet” på både diagnos 1 och 2 och verkar
ha använt sig av uteslutningsmetoden i sin motivering.
För friktionen håller fast gungan, dragningskraften ger den mer fart och tyngd ger
också mer fart.
(Torium, pojke på 11 år)
Det gav honom 0,5 poäng på frågan, men visar inte på någon större förståelse för vad friktion
är för något. Zirkonium får bli talesperson för uppfattningen att det är jordens dragningskraft
det handlar om.
Jordens dragningskraft drar ner allt och även gungan.
(Zirkonium, pojke på 10 år)
10 elever svarade som Zirkonium att det är jordens dragningskraft som bromsar gungan.
Kalium jämför jordens kraft med gungans kraft.
Jordens dragningskraft är starkare än gungans kraft.
(Kalium, pojke på 10 år)
Det var också ett citat från en motivering till varför man svarat som man gjort.
Fråga 8
Alla sex varianterna var möjliga att undersöka då de själva hade byxor och jackor och vi tagit
med oss galonbyxor och vatten. Sand fanns i sandlådan i anslutning till själva rutschbanan.
Många lekte med galonbyxorna och vattnet och hade tävlingar och åkte tåg. De som provade
det kom också fram till att det gick väldigt fort. På frågan om hur man skulle kunna åka ännu
snabbare svarade flera stycken att vattenrutschbanan i badhuset är snabbare och lite rodnande
berättade flera att de brukar dra in baddräkt eller badbyxor och åka direkt på rumpan i
badhuset eftersom det går fortast. En flicka, Svavel, kom med ett förslag på varför galonbyxor
och vatten gick snabbast.
Eh, jag vet inte, det är ganska såhära glänsigt.
(Svavel, flicka på 11 år)
Att ett material har låg friktionskoefficient kan alltså på en elvaårings språk uttryckas som att
materialet är ”glänsigt”. En annan definition på ett sådant material kom som en motivering på
diagnos 2 av Kalium, en pojke på 10 år, när han skrev att det som är mest ”lent” glider bäst. 7
personer har skrivit att ”de testat” när det frågas efter motivering till deras svar på fråga 8 på
diagnos 2.
Newtons tredje rörelselag, lagen om verkan och återverkan,
fråga 2, 9, 10 och 11
Beskrivning av lagen om verkan och återverkan
Newtons tredje lag handlar motkrafter. Om en tallrik faller i golvet slår tallriken golvet med
en ganska stor kraft, men golvet slår också tallriken med en lika stor kraft, vilket tyvärr för det
mesta leder till att tallriken går sönder.
24
Beskrivning av fördiagnos-efterdiagnosresultatet
Hur mycket eleverna ökat i poäng från diagnos 1 till 2 vad det gäller kryssrutsfrågorna
kopplade till lagen om verkan och återverkan redovisas i tabell 6. Resultaten från fråga 11
redovisas under nästa rubrik.
Tabell 6 Lagen om verkan och återverkan
Summor av poäng, maxpoäng per fråga: 41
Diagnos
Fråga 2
1
20
2
Fråga 10
31
24,5
Totalt för tredje lagen
75,5
30
32
24,0
86
+10
+1
-0,5
+10,5
+50 %
+3 %
-2 %
+13 %
Ökat/minskat
Procentuellt
Fråga 9
En ökning med 10 poäng på fråga 2 är en signifikant ökning. Visserligen ökade poängen mer
på fråga 6, men där var förförståelsen väldigt låg. Här har nästan hälften av eleverna svarat
rätt redan på diagnos 1 och det tyder på en relativt stor förförståelse. Att det trots det har ökat
ända till 30 elever som svarat rätt på frågan på efterdiagnosen är anmärkningsvärt. Fråga 9 var
den med högst antal rätta svar på hela undersökningen, 31/41 på diagnos 1 och 32/41 på
diagnos 2. På fråga 10 har 8 elever ökat och 9 elever minskat i poäng från före- till
efterdiagnosen.
Rastaktiviteter, observationer, intervjusvar och motiveringar
Fråga 2
Vi hade inget tillgängligt extramaterial för att prova med på den här frågan, men frågade
någon elev svarade vi att det nog inte vore så bra att ställa sig på någons axlar ur
säkerhetssynpunkt utan hitta på ett annat sätt att testa på. En kille, Torium, ställde den frågan
och vi resonerade en stund. Han hade först en intressant förklaring på fråga 2, kom därefter
med ett bra förslag på hur man skulle kunna testa svaret, kom på rätt svar medan vi
resonerade och gav en bra förklaring till det i slutet.
Th
M
Th
M
Th
M
Th
M
Th
M
Th
M
Th
M
Th
M
Tantal
Th
25
Jag svarade när man reser sig upp för då har man två utav sakerna
på.
Vad menar du med två utav sakerna?
Då sitter man både på huk och man står.
Aha, just det, så att det är båda de på en gång så att säga.
Plus att man reser sig upp, det är ytterligare en ställning
/…/ Kan du komma på nåt sätt att testa detta på? /…/
Jo, det kan man. När man går och väger sig /…/ och gör alla de
här sakerna.
Smart. Man ställer sig på en våg och gör det.
Ja
Och så, om man sitter på huk, vad väger jag när jag sitter på huk?
Lika mycket som du gör...
Ja, vi säger att jag väger 90, för det gör jag. Ja, då väger jag 90.
När jag står upp, vad väger det då på vågen?
90
Och när jag räcker upp händerna? Vad väger jag då?
90
Och vad väger det när jag ställer mig upp?
90
Nej, hundra.
M
Typ hundra, varför då?
Th
För att då trycker du ner med kraften ner mot golvet.
(Torium, Th, pojke på 11 år och Tantal, flicka på 10 år, intervjuade av Mikael (M))
Torium har svarat rätt på fråga 2 på båda diagnoserna. Motiveringen till hans svar på första
diagnosen speglar dock att han inte förstått vad det handlar om även om han svarat rätt.
Plötsligt kommer han under intervjun på att man kan testa detta om man har en våg. Vi hade
ingen våg tillgänglig, men bara tanken på den får honom att dra rätt slutsats och att till och
med komma med en bra förklaring i slutet.
Fråga 9
Motiveringarna till vad de svarat på fråga 9 handlar mest om att det gör ont med raka ben och
om att de har testat tidigare. En elev uttrycker dock något mer.
Det blir snabbare bromsning med raka.
(Zirkonium, pojke på 10 år)
Han uttrycker att orsaken till att det gör ondare med raka ben även från den lägre stubben
(som han också har svarat gör ondast) är att det blir en snabbare inbromsning när man landar
med raka ben. Han uttrycker här en förståelse för att man genom att böja benen vid landning
sprider ut mottagandet under en längre tid vilket gör det lättare att ta emot sig och det gör inte
lika ont.
Fråga 10
Fluor som testat att kasta däcket och ökat tre poäng i gamla systemet, nu ett poäng. Men ett
markant poäng, ingen annan har ökat ett poäng på den uppgiften, bara ett halvt.
Fluor hade precis kommit fram till att däcket flyger en meter framåt ungefär genom att testa
när följande dialog utspelade sig:
M
Du som sitter på gungan, vad händer med dig?
F
Sitter kvar
M
Du sitter kvar, sitter du kvar helt still?
F
Näe
M
Vi tittar på henne här nu /…/ Vad hände med henne?
F
Hon fick lite fart
(Fluor, flicka på 10 år, intervjuad av Mikael (M))
Fluor gick från att enbart ha svarat att däcket flyger iväg med hög fart på första diagnosen till
att svara båda rätt på diagnos 2. I ett annat poängsystem skulle hon ha ökat tre poäng efter att
ha kastat däcket på rasten och observerat när en kompis kastade det.
Neon hade bara svarat att Gabriel skulle börja gunga med låg fart på diagnos 1, inget om vad
däcket gjorde. När han hade sett att däcket flög iväg lite frågade jag vidare för att se om han
hade någon uppfattning om varför.
M
Däcket flyger ju ändå en meter typ, eller hur, och han rör sig bara
10 centimeter, varför är det så? Varför flyger inte båda lika långt
åt båda hållen?
N
För, eh, han kanske, han kanske är tyngre.
(Neon, pojke på 10 år, intervjuad av Mikael (M))
Ett utmärkt svar. Vi fortsatte att resonera och han kom fram till att om däcket och personen
bytte plats och däcket kastade personen så skulle däcket börja gunga med hög fart.
26
Elevsvar fråga 11a
Förutom alla som skrev att stubbe 2 var högre, att han får ont annars och att det är lättare att
landa med böjda ben var det några andra definitioner och svar som kom fram. Endast en elev,
Zirkonium, som redan verkar förstått konceptet efter vad han svarat på fråga 9, nämnde dock
rörelseenergi.
Man fick mer rörelseenergi.
(Zirkonium, pojke på 10 år)
Det var säkert fler som tänkte i former av energi, men bara en som skrev ordet. Fyra elever
nämnde tyngdkraften/dragningskraften som en anledning. Två elever hävdade att det berodde
på att det var mer tryck i hopp 2.
Elevsvar fråga 11b
De flesta nämnde även på denna fråga ”höjd” och att ”det inte gjorde så ont då” som
anledningar. Samma elev som nämnde rörelseenergi på fråga 11a nämnde här energi och de
elever som nämnde tryck på förra frågan gav det som förklaring även här. En pojke tänkte sig
att tyngdkraften inte bara drog mig neråt utan också framåt.
För tyndkraften gör i luften så du får mer fart framåt än i vanliga fall när du hoppar
framåt så du måste göra kullerbyttor
(Radon, pojke på 11 år)
Av någon anledning drog Radon slutsatsen att det var min horisontella hastighet som gjorde
att jag rullade runt efter hoppet och att den ökats av gravitationen. Sju elever skrev att jag fick
så mycket fart att jag var tvungen att rulla runt. Tre av dem hade använt ordet fart även i 11a.
Kanske hade de liknande uppfattningar som Radon, att jag fick fart framåt av att det var ett
hopp från en hög stubbe.
Silver, en pojke på 11 år, har svarat att jag rullade runt för att jag ville vara spion.
Elevsvar fråga 11c
39 elever verkar ha förstått att repet bromsade mig istället för marken. De övriga två har
antingen inte svarat alls eller svarat ”vet ej”. Mer än så har de flesta inte förklarat. På diagnos
1 gav Erbium dock uttryck för en i klasserna enligt resultatet unik uppfattning.
För att det är högt, annars får man ont.
(Erbium, pojke på 10 år)
Frågan var varför jag inte böjde alls på benen. Här svarar han att det beror på att det är högt
och att man får ont annars. Med ordet ”annars” kan han nog ha menat ”i så fall”. Han verkar
tro att det skulle göra ont om jag hade böjt på benen i landningen från 9-metersstubben.
Jämförelse mellan lagarna
Genomsnittspoängen för frågorna om Newtons första lag var på första diagnosen 11,25 poäng
(av 41) och på andra diagnosen 13,75 poäng – en ökning med 2,5 poäng. Lag två hade
eleverna bättre koll på på förhand, 17 poäng i genomsnitt på diagnos 1. Även där ökades
poängen med 2,5 till diagnos 2 till 19,5. Avsevärt högst fördiagnosresultat hade eleverna på
tredje lagen där genomsnittspoängen från de fyra frågorna var 25,17. Där ökades det även
ännu mer, med 3,5 poäng, till 28,67 poäng på diagnos 2.
27
Diskussion
Resultatdiskussionen kommer först och den är uppbyggd efter syftet och frågeställningarna.
Därefter kommer metoddiskussionen.
Resultatdiskussion
I vilken grad förstår elever i fjärde klass mer mekanik efter att ha lekt på en
lekplats?
Sedgwick menade att alla skolämnen får en positiv skjuts av att bedrivas delvis utomhus
(2012, s 23). Det syntes i resultatet även denna undersökning om än blygsamt i och med de tre
elever som uttryckte högre gillande för fysik på efterdiagnosen än på fördiagnosen.
Observationerna visade att eleverna var väldigt positiva, men det är svårt att avgöra om det
innebär en positiv skjuts framåt för fysikämnet eftersom ingen förobservation finns att
jämföra med och studien är så pass liten. Att ändra svar på frågan på diagnosen innebar också
ett ganska stort steg. Det är stort att gå från likgiltighet till att gilla ett ämne.
27 pojkar och 14 flickor deltog i undersökningen. Flickorna hade bättre resultat på diagnos 1
än pojkarna, men pojkarna ökade sina poäng dubbelt så mycket som flickorna (20 %
respektive 10 %) och gick om till diagnos 2. Yerkes slutsats, att pojkar har ”det där
äventyrslystna” i sig i högre grad än flickor, kan vara en orsak till att pojkarna verkar ha
undersökt mer än flickorna (1982, s 5). Men så enkelt är det nog inte. Ofta uppmuntras nog
pojkar i högre grad av föräldrar och lärare att vara äventyrslystna och det gör detta till ett eget
forskningsområde.
Lieberman och Hoody menade att extramuralt lärande ofta ger eleverna praktiska
lärandeupplevelser och ökar uppskattningen av närmiljön (1998, s 7). Zirkonium, som insåg
att man kastar längre när man står högre upp och Fluor, som tittade på sin kompis på gungan
och drog slutsatser om hur långt det kastade däcket flyger, är exempel på praktiska
lärandeupplevelser som tog plats under undersökningsdagen.
Enda problemet med extramuralt lärande utomhus i allmänhet och med Brodas (2011)
utvecklingsidéer för skolgårdar i synnerhet är att vi i Sverige har vinter nästan 6 månader.
Större delen av den forskning jag läst om utomhuspedagogik kommer från USA och bilderna i
böckerna är alla somriga. Det tyder på att de inte gör så mycket ute på vintern och i större
delen av USA har de inte lika lång vinter som oss här i norden. Jag efterlyser mer
utomhuspedagogik anpassad för vinterväder och regn.
Liksom Caramazza, McCloskey & Green (1981, s 119) kom fram till att det inte fanns någon
skillnad mellan de som läst mycket eller lite fysik när det kom till förståelsen för tröghet fann
inte jag heller något samband mellan att de elever som uttryckt att de gillar fysik svarade
bättre eller hade utvecklats mer mellan diagnos 1 och 2 än de som uttryckte att de inte gillade
fysik.
Mitt resultat, med en ökning av mekanikkunskaperna på 16 % mellan diagnos 1 och 2,
kommer inte i närheten av Lieberman och Hoodys resultat att de elever som lärt sig
naturvetenskap delvis utomhus till 75 % utvecklat sina kunskaper mer än de som fått
traditionell undervisning (1998, s 12). Den undersökningen gjordes dock under ett helt år och
jämförde resultaten från de elever som fått utomhuspedagogik med en kontrollgrupp. Så
jämförbara är de inte. Men eleverna i min undersökning ökade sina poäng med 16 % på
28
relativt kort tid. Det hade varit intressant att se vad som kunde hänt om man använde detta
som ett längre tema för elever med en ålder där begrepp som krafter och rörelse kan förstås
(Piaget, 2001, s 121).
Har elever i fjärde klass förstått vad trögheten gör?
En ökad förståelse för tröghetskonceptet ser vi i resultatet. Eleverna gick från 45 till 55 poäng
av 164 möjliga (4x41). Ökningen var inte så stor, men tillräckligt stor för att indikera att
åtminstone några elever dragit riktiga slutsatser om trögheten. Min frågeställning om elever i
fjärde klass förstått vad trögheten gör känner jag mig nödgad att besvara med att säga: I
allmänhet nej. Detta för att de endast nått upp till en tredjedel av maxpoängen på
tröghetsfrågorna.
Frågan om karusellen, fråga 6, var den första på diagnosen med fem eller fler alternativ, de
tidigare frågorna hade alla haft tre till fyra alternativ. Det kan vara en av anledningarna till att
det initialt var så dåligt resultat på den, men den exceptionella ökningen av poäng vill jag
mena måste hänga ihop med att det var så många som testade minikarusellen på rasten och
drog slutsatser om att bollarna i alla fall föll av i rak linje, även om en hel del av dem inte
tolkade det som linje D. Att ett föremål som inte påverkas av yttre krafter fortsätter sin rörelse
i rak linje är centralt för tröghetslagen och just att förståelsen för det ökade hos 14 elever är
mycket tillfredsställande. Nu vet man inte om alla 14 elevernas svar är uttryck för ökad
förståelse, för som Lyons (2005, s 22) påpekar är mycket av lärandet på en lekplats tyst, man
ser det inte. Det kan nog gälla åt båda håll; att en del lärande ser man inte även om det finns
där och en del lärande ser man, även om det inte finns där. Men en slutsats man kan dra tycker
jag är att förståelse för trögheten har ökat, för även om inte alla som svarade rätt på
karusellfrågan på diagnos 2 gjorde det på grund av ökad förståelse verkar det som att en hel
del gjorde det i alla fall. Att nästan ingen visste vad som händer när man hoppar av en karusell
i början av dagen tyder även det på att eleverna i allmänhet inte förstår tröghetskonceptet.
Piaget (2001, s 115) menar att ett barn till en början inte är intresserat av hur saker fungerar
och vad som händer i en viss situation, utan mer om varför saker och ting händer, vad det
finns för avsikter bakom. I den här situationen skulle ett yngre barn kunna säga att du ramlar
av karusellen för att karusellen tycker du är för tung och slänger av dig. Det var synd att jag
inte hade med en b-fråga på den här frågan där jag bad de redogöra för varför de svarade som
de gjorde.
Jag var förvånad över att eleverna i allmänhet inte ökat sin förståelse för konceptet på frågan
om var man landar i tunnelbanan trots att det var en av de tre mest testade frågorna under
rasterna. Dock kommer förklaringen fram i observationerna av testandet av
barnvagnstunnelbanan. De barn som trodde de skulle landa längre bak landade också längre
bak. Jag tror att man som människa gärna vill ha rätt och de elever jag bad ge en hypotes om
hur de skulle landa landade sedan medvetet eller omedvetet enligt sin hypotes. Samma
fenomen kan mycket möjligt vara orsaken till att ökning i poäng på kasta-bollfrågan uteblev
trots att den testades av flera av eleverna. Om fler elever än den som berättades om i
resultatkapitlet kopplade samman bollfrågan med deras tidigare försök med vattenflaskan kan
även det vara en anledning till att vi ser en liten nedgång på svaren på den frågan. Det ett
lärarlett experiment visar lägger elever stor vikt vid. Större vikt än om ens eget experiment
visar annorlunda.
Balansfrågan var ganska svår för eleverna att testa eftersom det egentligen behövs ett ganska
tungt föremål för att effekten ska bli kännbar, men tunga föremål är svåra att lyfta. Sambandet
29
mellan frågan om balans och förståelsen av tröghetskonceptet är inte heller så framträdande
som på de övriga tröghetsfrågorna.
Det tar några år att utveckla en förståelse för tröghet, rörelse och krafter enligt Piaget (2001, s
116) och Kaliums sätt att resonera; att även om hans försök visade en sak hade han svårt att
ändra sitt synsätt, gör att man förstår varför det tar lång tid att utveckla förståelsen. Har man
bilden klar av hur något fungerar tar det ibland mycket energi och tid att ändra den bilden.
Har elever i fjärde klass förstått vad friktionen gör?
Poängen ökade på frågorna om denna lag från 34 till 39 av 82 möjliga (2x41). 39 poäng är
mindre än hälften av maxpoängen. Det gör att jag inte kan påstå att elever i fjärde klass i
allmänhet har förstått vad friktionen gör. De har för låga poäng, till och med på andra
diagnosen, för att jag ska våga påstå det. Slutsatsen blir att det finns mycket kvar att göra på
det här området, precis som på tröghetsområdet.
Kalium jämförde jordens kraft med gungans kraft i sin motivering på frågan om varför en
gunga slutar gunga. Han verkar veta vad jordens dragningskraft är och lite hur den fungerar,
men det är svårt att förstå vad han menar med ”gungans kraft”. Är det gungans energi, är det
gungans dragningskraft på jorden eller är det gungans fart han menar? Piaget menar att
förståelsen för krafter inte utvecklas utan kommer relativt plötsligt i 11-12 årsåldern (2001, s
121). Kaliums förståelse för krafter, hur de fungerar och vad de gör verkar inte ha kommit dit
ännu, i alla fall inte vad det gäller friktionskraften. Det skulle nog behövas mer än ett fritt
testande för att komma fram till hur krafter fungerar. Ett av problemen är ju också ordet
”kraft”. Det används i andra sammanhang än i betydelsen mekaniska krafter. Piaget menade
att egentligen utvecklades förståelsen för kraftkonceptet tidigare, men barn kan inte uttrycka
det verbalt förrän de är 11-12 år. Där ser vi samma problem som Kalium har. Vad menar han
egentligen med ”gungans kraft”?
Det var på rutschbanefrågan som poängökningen fanns inom accelerationslagen. Att sju
personer svarat som de gjort på grund av att de ”testat” är en förklaring till att poängen ökat.
Men att veta vilket som går snabbast och långsammast ner för en rutschbana kan inte sägas ha
att göra med en förståelse av vad friktionen gör. Så det att frågan om varför en gunga slutar
gunga inte gav någon ökning gör att jag inte kan säga att förståelsen av vad friktionen gör
ökat.
Har elever i fjärde klass förstått vad reaktionskraften gör?
En förförståelse på 75,5 av 123 poäng (3x41) är ganska bra. Och att förståelsen efter dagen
låg på 86 betyder att eleverna fått mer än två tredjedelar av maxpoängen på frågorna om lag
tre. Det gör att jag vågar uttrycka mig och säga att eleverna i dessa 4:or ganska väl förstått vad
reaktionskraften gör.
Toriums förslag om att testa stå-på-axlarnafrågan genom att använda sig av en våg tyckte jag
var det bästa som hände under hela dagen. Att ta hjälp av mätinstrument som finns i hemmen
är en ekonomiskt bra idé när man är fysiklärare, som Kouh, Holz, Kawam, och Lamont (2013,
s 146) också gjorde när de använde sig av wiimotekontroller som flera av eleverna hade
hemma för sina försök. För att barn ska gå vidare och ta sig igenom utvecklingsfaserna till ett
mekaniskt tänkande (Piaget, 2001, s 116) krävs nog det som läroplanen kallar för enkla
systematiska undersökningar (Lgr 11, s 129), varför inte med hjälp av wiimotekontroller och
vågar.
30
Frågorna om hopp från två låga stubbar och den med däcket hade ingen stor ökning i poäng
mellan diagnos 1 och 2, men det intressanta där tyckte jag var när Neon kom fram till att
tyngden spelar roll när det kommer till lagen om verkan och återverkan. Nu var det ju inte så
som Piaget (2001, s 125) skrev att vissa barn ser det som är tungt som att det har kraft, men
att tyngden i det här fallet leder till större tröghet som leder till att den lättare kroppen åker
iväg längre.
Radon menar att min horisontella hastighet ökats av gravitationen i frågan om varför jag
rullade runt efter landningen på hopp 3 (fråga 11b). När jag för min inre syn försöker
föreställa mig hur han tänker sig situationen och krafternas riktningar känns det som att han
har rätt. Att det är så att gravitationen får mig att åka snabbare framåt. Mina fysikkunskaper
säger mig att det inte är så, men mina känslor säger mig att det är så. Lgr 11 säger att man ska
lära sig om vardagsfysiken så som den ter sig på en lekplats (s 128), men jag skulle vilja
hävda att till viss del är det svårt att förstå även vardagsfysiken, för den är inte i alla lägen
logisk och Radons svar här gör att det känns viktigt att avsluta resultatdiskussionen med att ta
upp det. Det kan vara väldigt svårt att förstå den newtonska mekaniken eftersom den i många
delar faktiskt går emot vad vi upplever i vardagen. Vi upplever inte att ett föremål som rör sig
fortsätter att röra sig, utan allting stannar. En vardagsföreställning om tröghet kan låta så här:
alla föremål strävar efter att ligga stilla. Det är inte förrän vi människor får upp ögonen för
friktionen som vi kan förstå att trögheten fungerar på det sätt som den gör. Newtons lagar
hänger ihop och vi behöver både undervisa mer om och undersöka mer av dem.
Metoddiskussion
Valet av metod
De informella intervjuerna och ostrukturerade observationerna kompletterade för- och
eftertestmetoden på ett bra sätt. Mitt urval var inte slumpmässigt utfört och för litet för att
med hjälp av kvantitativ metod ge några generaliserbara eller signifikanta resultat, men själva
modellen, med för- och eftertest var relevant för min undersökning. Hade jag arbetat
tillsammans med någon skulle vi kunnat göra undersökningen på flera skolor, och fått högre
reliabilitet, men nu när jag arbetade mestadels själv hade det blivit för tungrott att göra det i
till exempel 10 klasser.
Mitt resultat går inte att generalisera till alla fjärdeklassare i Sverige när det kommer till
slutsatser om skillnader mellan könen eller intresse för olika ämnen eftersom mitt urval är för
litet och inte slumpmässigt utvalt. Men jag vill hävda att detta att två av de tre populäraste
rastaktiviteterna också gav en ökad förståelse för två av de viktigaste temana står ut
tillräckligt mycket för att kunna dra slutsatsen att elever i förpuberteten kan förstå mer
mekanik genom att leka på lekplats, om än inte i så hög grad.
Thurén (1991, s. 22) menar att ett resultat får högre reliabilitet om flera olika forskare
kommer till samma slutsats efter att ha undersökt med samma principer. Det jag hoppas är att
fler ska undersöka just detta område eftersom det har stor utvecklingspotential i och med att
Sverige är så lekplatstätt.
Frågan om karusellen sticker ut bland frågorna om tröghetslagen. Både vad gäller det dåliga
resultatet på diagnos 1 och den stora ökningen till diagnos 2. Den sticker dock även ut på det
sättet att det är den fråga jag haft svårast för att formulera. Inspirationen kom från Thompson,
Barron, Chandler, Shaw, & Hannafin (2010, s 461) och frågan lyfter fram det Lyons (2005, s
22) kallar rotationsrörelse och vinkelrörelse, så jag fick hjälp av tidigare forskning, men det
31
räckte inte. Jag fick ta hjälp av en fysiklärare vid Högskolan i Borås för att frågan skulle bli
korrekt men ändå lättförståelig.
Eleverna fick experimentera fritt om de ville, men vi hade med visst material att använda.
Galonbyxorna fungerade bra och gav en förståelse för konceptet minskad friktion och
minikarusellerna en förståelse för tröghet. Att kasta däcket från gungan bidrog även det till
någorlunda rätta slutsatser. Dock fyllde inte barnvagnen riktigt sin funktion i att likna en
tunnelbanevagn. Både vad gällde att det var svårt att köra den i konstant hastighet och vad det
gällde att hoppa rakt upp. Den var för ranglig och rolig att köra omkring med. Det att den var
rolig att köra omkring med gav mig idén att faktiskt ha ett par sådana på skolgårdar för skojs
skull. De kan tyckas farliga, men eleverna skötte det med stor respekt för varandra. Att
använda ett däck för att hålla högt eller lågt när man balanserade var inte heller optimalt.
Bättre hade nog varit en kulstötningskula eller liknande; något tungt, men litet.
Den fjärde frågeställningen, om filmdiagnoser och lek är en gångbar didaktisk metod för att
lära sig mekanik, kan jag säga ja till. Jag har inte jämfört den med andra metoder, så jag kan
inte säga om den är bättre eller sämre än dem, men då undersökningen visar att elever lärt sig
mekanik, om än inte så mycket, kan jag också dra slutsatsen att metoden fungerar.
Skillnaderna mellan pojkar och flickor
Att både jag och Anton var pojkar och att det antingen inspirerade pojkarna mer än flickorna
eller att vi omedvetet uppmuntrade pojkarna mer än flickorna kan ha spelat in i resultatet att
pojkarna ökade sina poäng dubbelt så mycket som flickorna under dagen.
Didaktiska konsekvenser
Jag hoppas med denna undersökning kunna inspirera lärare till att arbeta mer med film i
undervisningen i allmänhet och att använda skolgården mer i fysikundervisningen i synnerhet.
Nationellt resurscentrum för fysik har tagit fram en hemsida med fler beskrivningar av
fysikexperiment man kan göra på lekplatser12. Där finns många bra tips. Ett annat, lite mer
långsiktigt mål med denna undersökning skulle kunna vara att få igång kommuner och företag
att bygga lekplatser som inspirerar barn att göra experiment medan de leker. Ett första steg till
det vore att sätta upp plakat på lekplatser med förslag på försök barn kan göra själva medan de
leker på redan befintliga lekplatser, men steg två vore att bygga speciallekplatser.
Får jag föreslå ett flerämnesintegrerat gung-tema i skolan; två veckor om bara gungor. Att
börja med att under en friluftsdag sätta upp ett antal egna gungor och testa dem fritt, dra
slutsatser, komma på egna experiment med gungor och utföra dem. Att fortsätta med en
historielektion utifrån frågan: hur länge har det funnits gungor? I slöjden skulle man
tillsammans kunna bygga en s.k. rysk gunga eller en hammock för rastvakter att sitta i. Att
lägga ett par lektioner på att genomföra experiment liknande det Taylor, Hutson, Krawiec,
Ebert, och Rubinstein (1995, s 333) gjorde med sina elever eller hitta på nya sätt att gunga på
och söka patent för dem som en femåring i USA försökte 200213. Veckorna skulle kunna
avslutas med en större målning var som ska uttrycka någon upptäckt eleven gjort och även
innehålla en gunga av något slag. Eller så avslutas veckorna med att åka till Liseberg och åka
Uppswinget och Hanghai14.
12
Länk till lekplatsfysikhemsidan: http://www2.fysik.org/experiment_och_annat/lekplatsfysik/
Går att läsa om på wikipedia: www.wikipedia.org sökord: swing
14
Två attraktioner som finns år 2013 som bygger på pendelprincipen. För mer information: www.liseberg.se
13
32
En direkt lärdom man kan dra in i all naturvetenskapsundervisning är att det är viktigt att lära
barnen rätt begrepp från början och lägga ner tid på att låta dem uttrycka sig och försöka
förklara för att som lärare se om de förstår vad begreppen betyder. Kanske vi i svenskan också
skulle kunna byta ut begreppet ”krafter” till något som inte används i andra sammanhang. Vi
skulle kunna ta engelskans ”force”, som vi redan använder när vi säger ”forcera” och använda
det även på svenska. Eller kan vi ta latinets ”vis” som låter mer svenskt från början.
Framtida studier
Framtida studier skulle kunna undersöka vad det finns för initiativ i Sverige om
utomhuspedagogik på vintern. Eller göra en svensk version av den amerikanska
undersökningen om skolors resultat som har delar av sin undervisning utomhus och jämföra
dem med skolor som har traditionell undervisning (Lieberman & Hoody, 1998). Att
undersöka barns begreppsutveckling inom det här området kan också vara intressant.
Tack
Stort tack vill jag rikta till min fru, Elisabeth Wahl, som stått ut med mig dessa långa
skrivardagar och fött vår son under arbetets gång. Honom vill jag också tacka, Josia Edison
Wahl; att du kom till världen inspirerade mig väldigt mycket.
Anton Berntsson var min medhjälpare under undersökningsdagen och både han och hans fru
Charlotta Berntsson har ställt upp med mycket barnpassning av vår dotter när jag har behövt
skriva. Henne vill jag också tacka, Filippa Emely Wahl, 2 år gammal; du har så många
undersökningar för dig varje dag att jag blir både inspirerad och glad. Och du gjorde succé i
filmerna. Hoppas du blir filmstjärna någon gång.
Min bror Gabriel Wahl hjälpte mig att filma, och var med på vissa filmsnuttar. Min mor
Ingela Wahl höll även hon i filmkameran ibland. Min far Lars-Gunnar Wahl har korrekturläst
flitigt och uppmuntrat mig både till att studera och att fullfölja studierna och examensarbetet.
Tack hela familjen för hjälpen.
Susanne Björkdahl Ordell har handlett mig på ett väldigt bra sätt. Mest imponerad är jag av
din ödmjukhet, att du kan säga att du inte vet när du inte gör det. Då litar man mer på det du
säger att du vet. Jag har vanligtvis svårt att ta kritik, men du har gett den på ett så bra sätt att
det har känts både uppmuntrande och utvecklande. Tack för det.
Helena Buller och Ida Josefsson vill jag tacka för gott samarbete och utbyte av tid och
erfarenheter. Derek Muller, Michael Stevens och Henry Reich vill jag tacka för deras
inspirerande youtubekanaler (Veritasium, Vsauce, MinutePhysics).
Jag vill också tacka alla härliga elever och underbara lärare på skolan där jag genomförde
undersökningen. Hoppas ni fått upp ögonen för potentialen er lekplats har!
33
Referenslista
Broda, H. W. (2011) Moving the classroom outdoors; schoolyard-enhanced learning in
action. Portland, CA: Stenhouse Publishers
Caramazza, A., McCloskey, M. & Green, B. (1981) Naive beliefs in “sophisticated” subjects:
misconceptions about trajectories of objects. Cognition (1972) vol: 9 iss: 2 ss: 117-196
Eriksson, T. (2013) Dynamik. [Elektronisk] I Nationalencyklopedin. 4 skärmsidor.
Tillgänglig: http://www.ne.se/lang/dynamik/157808, [2013-05-16]
Hagerott, S. G. (1997) Physics for first-graders. Phi delta kappan. (1915-) vol: 78 iss: 9 ss:
717-720 Bloomington, IN: Phi delta kappa fraternity international
Hartman, J. (2004) Vetenskapligt tänkande; från kunskapsteori till metodteori. Lund:
Studentlitteratur
Kawam, A. & Kouh, M. (2011) Wiimote experiments: 3-D inclined plane problem for
reinforcing the vector concept. The physics teacher. (1963-). vol: 49 iss: 8 ss: 508-509
College Park, MD: American association of physics teachers
Kouh, M., Holz, D., Kawam, A. & Lamont, M. (2013) Wiimote experiments: circular motion.
The physics teacher. (1963-). vol: 51 iss: 3 ss: 146-148 College Park, MD: American
association of physics teachers
Lieberman, G. A. & Hoody, L. L. (1998) Closing the achievement gap; using the environment
as an integrating context for learning. Poway: Science Wizards
Lyons, Brian. (2005) Playground Exploration: An Opportunity for Incidental Learning of
Mechanical Principles. Teaching elementary physical education. (1990-). vol: 16 iss: 2 ss: 2124 Champaign, IL: Human Kinetics Publishers
Nationalencyklopedin. Newtons lagar. [Elektronisk] Tillgänglig:
http://www.ne.se/lang/newtons-lagar, [2013-05-14]
Piaget, J. (2001, orig 1930) The child’s conception of physical causality. New Brunswick, NJ:
Transaction Publishers
Reno, C. & Speers, R. R. (1995) Accelerometer measurements in the amusement park. The
physics teacher. (1963). vol: 33 iss: 6 ss: 382-384 College Park, MD: American association of
physics teachers
Sedgwick, F. (2012) Learning outside the primary classroom. Florence, KY: Routledge,
Taylor & Francis Group
Stukát, S. (1993) Statistikens grunder. Lund: Studentlitteratur
Sumners, C. & Jones, H. L. (1983) Roller coaster science. Science and children. (1963) vol:
21 iss: 2 ss: 12-14 Arlington, VA: National science teachers association
34
Taylor, R., Hutson, D., Krawiec, W., Ebert, J. & Rubinstein, R. (1995) Computer physics on
the playground. The physics teacher. (1963-). vol: 33 iss: 6 ss: 332-337 College Park, MD:
American association of physics teachers
Thompson, M., Barron, P., Chandler, C., Shaw, K. & Hannafin, K. (2010) Playground fun
demonstrates rotational mechanics concepts. Physics Education. Vol. 45, iss. 5, ss. 459-461
London: IOP Publishing
Thurén, Torsten. (1991) Vetenskapsteori för nybörjare. Stockholm: Liber AB
Veritasium; Muller, D. (2011) When Is A Bungee Jumper's Acceleration Max?
http://youtu.be/FhmLBxyX8Dw [2013-05-15]
Vetenskapsrådet (2003) Forskningsetiska principer inom humanistisk-samhällsvetenskaplig
forskning. Stockholm: Vetenskapsrådet
Vetenskapsrådet (2011) God forskningssed. Stockholm: Vetenskapsrådet
Wahl, M. (2013a) Mekanikfrågor. http://youtu.be/ER_0OkXYOPY [2013-05-16]
Wahl, M. (2013b) Mekanikfrågor - kortfrågor. http://youtu.be/q_rtmWBOdgA [2013-05-16]
Wahl, M. (2013c) Mekanikfrågor, svaren. http://youtu.be/kiKhfZxujQI [2013-05-16]
Wikipedia. Newtons rörelselagar. [Elektronisk] Tillgänglig:
http://sv.wikipedia.org/wiki/Newtons_r%C3%B6relselagar, [2013-05-16]
Yerkes, R. (1982) A playground that extends the classroom. Miami: Miami University
[elektronisk] Tillgänglig: http://www.yerkesconsulting.com/Documents/Yerkes%20%20A%20Playground%20That%20Extends%20the%20Classroom.pdf [2013-04-15]
35
Bilaga 1: Missivbrev
Hej
Jag heter Mikael Wahl och går sista terminen på lärarutbildningen vid Högskolan i Borås.
Jag ämnar genomföra min undersökning för mitt examensarbete på Ulrikaskolan i båda
fjärdeklasserna den 17 april. Jag vill undersöka om det går att lära sig mekanik genom
att leka på en lekplats. Det jag hoppas åstadkomma med undersökningen är att hitta nya
sätt att jobba utanför klassrummet med ämnen som handlar om hur världen fungerar. En
bieffekt jag också hoppas på är ett lite ökat intresse för fysik hos eleverna i de klasser
där jag gör undersökningen.
Jag ämnar genomföra en diagnos på morgonen.
morgonen. Sedan kommer jag att observera leken
på lekplatsen (skolgården) under rasterna och som avslutning göra samma diagnos igen
för att se om elevernas förståelse av vissa mekaniska samband har utvecklats. Jag
ämnar även göra små korta intervjuer av vissa elever
elever ute på lekplatsen (om jag ser något
intressant under dagen.) Dessa kommer jag spela in ljudet från på diktafon så jag efteråt
kan minnas exakt vad eleven sagt. När jag transkriberat intervjun (skrivit ner det som
sades) kommer jag att radera allt spara
sparatt ljud. Jag kommer inte använda några av
namnen på eleverna, skolan eller orten i min rapport. Diagnoserna är inte
betygs/bedömningsgrundande.
Deltagandet är frivilligt och därför vill jag att du/ni som vårdnadshavare diskuterar med
ditt/ert barn om deltagande
ande i denna undersökning. Om ni tillsammans med barnet
godkänner deltagande ber jag er skriva under här nedan och skicka tillbaka svaret till
klassläraren så snart som möjligt. Jag lämnar valmöjlighet att finnas med i enbart
diagnosen om det är så att ni av någon anledning är emot de korta intervjuerna.
Önskar ni ta del av min rapport när den i början av juni är färdig eller om ni har några
frågor så skicka ett mail till mig på: xxx
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Klipp
pp isär och lämna till läraren
Jag/vi låter vårt barn vid namn _________________ delta i mekanikundersökningens
Diagnos
Intervjuer
(Kryssa i det som gäller)
__________________________
_______________________________
__________________________
___________
Underskrift(er)
_______________________________
_____________________________
Namnförtydligande(n)
36
Bilaga 2: Frågor
Välkommen
Nedan ser du några frågor. Besvara del 1 nu direkt. Frågorna i del 2 kommer först att ställas via video innan du svarar
på dem. När du svarar på dem gör du det genom att kryssa i det alternativ du tror mest på. Du kan även kryssa i två
eller fler om du tror att två eller fler alternativ är rätt. Om du inte har någon aning och inte vill svara fel, så kryssa i så
fall i "vet ej". Men har du en aning så kryssa i det du tror.
Del 1
Information om dig
Ditt kodnamn
Du kommer få dig tilldelat ett kodnamn som du ska skriva istället för ditt riktiga namn under dagen.
Ålder
Hur gammal är du?
•
8
•
9
•
10
•
11
•
12
•
Övrigt:
Kön
Är du flicka eller pojke?
Ämnesintresse
Kryssa i hur mycket du tycker om eller är intresserad av följande skolämnen
Hatar
Svenska
Matematik
Geografi
Fysik
Engelska
Biologi
Kemi
37
Ogillar
Varken
gillar eller
ogillar
Gillar
Älskar
Hatar
Ogillar
Varken
gillar eller
ogillar
Gillar
Älskar
Religion
Slöjd
Del 2
Se videosnutten. Svara sen så bra du kan. Det är viktigt att du inte tittar på vad grannen svarar.
Fråga 1
En boll kastas från hög höjd rakt ut i luften, varken uppåt eller neråt, med stor kraft. En likadan boll kastas
med samma stora kraft rakt ut av en person som står på marken. Vilken boll kommer längst?
•
A: Den som kastas från en hög höjd
•
B: Den som kastas när man står på marken
•
C: Båda kommer lika långt
•
D: Vet ej
Fråga 2
Person 1 ska ställa sig på person 2s axlar. När känns det tyngst för person 2?
•
A: När person 1 sitter på huk på person 2s axlar
•
B: När person 1 står raklång på person 2s axlar
•
C: När person 1 reser sig från sittande till stående på person 2s axlar
•
D: När person 1 står raklång på person 2s axlar och sträcker upp armarna över huvudet
•
E: Vet ej
Fråga 3
Du står i en tunnelbanevagn som åker i 60 kilometer i timmen. Du hoppar rakt upp. Vad händer?
•
A: Du landar längre bak i tunnelbanevagnen
•
B: Du landar längre fram i tunnelbanevagnen
•
C: Du landar på samma ställe i tunnelbanevagnen som du hoppade från
•
D: Vet ej
Fråga 4
Kan en gunga börja gunga och fortsätta gunga länge utan att någon människa eller något djur puttar fart på
den?
•
A: Nej, det är helt omöjligt
•
B: Nej, jag tror inte att det går
•
C: Ja, jag tror att det nog skulle kunna gå
•
D: Ja, absolut, det funkar ju.
38
E: Vet ej
•
Varför är det omöjligt? Eller: Hur är det möjligt?
Fråga 5
En gunga med fart slutar gunga efter ett tag. Vad är det som gör att en gunga slutar gunga efter ett tag?
•
A: Det är friktionen (gnisslet) som gör att gungan bromsas
•
B: Det är luftmotståndet som gör att gungan bromsas
•
C: Det är jordens dragningskraft som gör att gungan bromsas
•
D: Det är gungans tyngd som gör att den bromsas
•
E: Vet ej
Motivera ditt svar. Hur kom du fram till det svaret? Får du inte plats i rutan så skriv i kanterna eller på sista
sidan. Skriv i så fall att det handlar om fråga 5.
Fråga 6
Du åker på en karusell som snurrar ganska fort medurs. Du släpper taget med händerna och gör ett litet
hopp rakt upp. Vad händer då?
•
A: Du landar på samma ställe på karusellen igen och fortsätter åka med
•
B: Du ramlar av och åker i en båge åt höger
•
C: Du ramlar av och åker i en båge åt vänster
•
D: Du ramlar av och åker i en rak linje så som filmen visade att alternativ D var
•
E: Du ramlar av och åker i en rak linje så som filmen visade att alternativ E var
•
F: Vet ej
Fråga 7
Du balanserar på en smal bräda. Du har en lite tyngre väska eller boll till din hjälp. Hur ska du hålla
väskan/bollen för att det ska bli så lätt som möjligt att hålla balansen?
•
A: Genom att hålla tyngden högt
•
B: Genom att hålla tyngden lågt
•
C: Det spelar ingen roll. Det är lika svårt vilket som
•
D: Vet ej
Motivera ditt svar. Hur tänker du?
39
Fråga 8
Hur åker man snabbast ner för en rutschbana? Kryssa i vilket som går snabbast, näst snabbast etc
Snabbast
Näst
Tredje
Fjärde
Femte
Långsammast
snabbast snabbast snabbast snabbast
Byxorna
Kroppen
Jackan
Sand mot byxor
Vatten mot byxor
Vatten mot galonbyxor
Motivera ditt svar. Varför tror du det är just den ordningen?
Fråga 9
Vilket gör ondast?
•
A: Att hoppa från en kort stubbe och landa med raka ben
•
B: Att hoppa från en högre stubbe och landa med böjda ben
•
C: Vet ej
Motivera ditt svar. Varför har du svarat som du svarat?
Fråga 10
Gabriel sitter still på en gunga. Han kastar ett däck så hårt han kan rakt framåt. Vad händer?
•
A: Han kommer börja gunga med hög fart
•
B: Däcket flyger iväg med hög fart
•
C: Han kommer börja gunga med låg fart
•
D: Däcket flyger iväg med låg fart
•
E: Han kommer fortsätta sitta stilla
•
F: Däcket kommer landa precis framför fötterna på honom
•
G: Vet ej
40
Fråga 11a
Varför böjde jag mer på benen vid landningen på hopp 2 än på hopp 1?
Fråga 11b
Varför rullade jag runt efter landningen på hopp 3?
Fråga 11c
Varför böjde jag inte alls på benen när jag landade på hopp 4
Fråga 12
Vilken av frågorna på den här diagnosen tyckte du var svårast att svara på? Välj bara en.
1
Fråga
41
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Bilaga 3 – de rätta svaren på frågorna
Beskrivning av frågorna som behandlar tröghetslagen
Fråga 1
Frågan
En boll kastas från hög höjd rakt ut i luften, varken uppåt eller neråt, med stor kraft. En
likadan boll kastas med samma stora kraft rakt ut av en person som står på marken. Vilken
boll kommer längst?
Rätt svar
Den som kastas från en hög höjd.
Förklaring
Fig 1
Att kasta en boll rakt ut från en hög höjd gör att den kommer längre än om man kastar en
likadan boll rakt ut från en låg höjd. Båda bollarna bromsas lika mycket av luftmotståndet och
dras av gravitationskraften lika snabbt mot jorden. De får båda likadana banor i luften vilket
beskrivs i fig 1. Orsaken till att den boll som kastats från en hög höjd flyger längre är helt
enkelt att den får fortsätta längre tid i sin bana innan marken är i vägen.
Fråga 3
Frågan
Du står i en tunnelbanevagn som åker i 60 kilometer i timmen. Du hoppar rakt upp. Vad
händer?
Rätt svar
Du landar på samma ställe i tunnelbanevagnen som du hoppade från.
Förklaring
Personens kropp har i upphoppsögonblicket samma fart framåt som tunnelbanevagnen och
kommer därför att flyga i en båge relativt tunneln och landa längre fram i tunneln, men på
samma ställe i tunnelbanevagnen som förflyttats lika långt under hoppet som personen.
42
Fråga 6
Frågan
Du åker på en karusell som snurrar ganska fort medurs. Du släpper taget med händerna och
gör ett litet hopp rakt upp. Vad händer då?
Rätt svar
Du ramlar av och åker i en rak linje så som filmen visade att alternativ D var.
Förklaring
Fig 2
I filmen visades fig 2 i samband med fråga 6. Pil D beskriver en tangentiell linje, medan pil E
beskriver en radiell dito. I avhoppsögonblicket har du hastighet i den riktning pil D visar
visa och
då plötsligt yttre krafter saknas (förut var det att du höll tag i karusellen som gjorde att du hela
tiden svängde) fortsätter du enligt tröghetslagen i en rät linje i den riktning pil D visar.
Fråga 7
Frågan
Du balanserar på en smal bräda. Du har en lite tyngre väska eller boll till din hjälp. Hur ska du
hålla väskan/bollen för att det ska bli så lätt som möjligt att hålla balansen?
Rätt svar
Genom att hålla tyngden högt
Förklaring
43
Fig 3
Ett tyngre föremål har större tröghet än ett lätt, så ju tyngre föremål du håller i, desto svårare
att få det ur position och alltså desto lättare att hålla balansen. Om du håller det tunga
föremålet lågt ner, som i den vänstra bilden i fig 3, behöver inte det tunga föremålet, cirkeln,
flyttas så mycket i sidled innan du, strecket, är mycket ur balans. Om du håller det tunga
föremålet högre upp, som i den högra bilden i fig 3, och det tunga föremålet, cirkeln, flyttas
lika lite i sidled gör det inte att du, strecket, kommer så mycket ur balans. Du har alltså längre
tid på dig att kompensera när du börjar vackla om du håller det tunga föremålet högre upp.
Beskrivning av frågorna som behandlar accelerationslagen
Fråga 5
Frågan
En gunga med fart slutar gunga efter ett tag. Vad är det som gör att en gunga slutar gunga
efter ett tag?
Rätt svar
Det är friktionen (gnisslet) som gör att gungan bromsas
Förklaring
Man skulle kunna tro att det är jordens dragningskraft som gör att en gunga bromsar in, men i
en värld utan friktion skulle gungan fortsätta gunga i all evighet, alltså gör dragningskraften
bara så att gungan accelererar på nervägen och bromsas in igen på uppvägen. Det är friktionen
som är den huvudsakliga ”farttjuven”, marginellt assisterad av luftmotståndet. Det är därför
man behöver smörja gungor ibland så att de inte är så snabba på att stanna.
Fråga 8
Frågan
Hur åker man snabbast ner för en rutschbana? Kryssa i vilket som går snabbast, näst snabbast
etc
Rätt svar
44
Enligt mina mätresultat, som redovisas i svarsfilmen (Wahl, 2013), går galonbyxor med
vatten under snabbast att åka nerför den rutschbanan på. Näst snabbast gick det att åka på
byxorna med sand under. Trea kom jackan, fyra kom vanliga tygbyxor med vatten under. På
femte plats kom byxorna utan något under. Att åka direkt på kroppen gick långsammast,
sittande på händerna. Tidsangivelserna i svarsfilmen är mätta från översta ”solstrecket” till
understa i rutschbanan. Flera mätningar gjordes och sedan togs medelvärdet av dessa. För att
få poäng behöver eleverna dock bara pricka in snabbast och långsammast.
Förklaring
När två ytor dras mot varandra uppkommer friktion. Olika slags ytor medför olika stor
friktion. Ett mått på detta är den så kallade friktionskoefficienten. Uppgiften här var att
undersöka vilka ytor som gav upphov till minst friktion, lägst friktionskoefficient. Den ena
ytan i sammanhanget är hela tiden rutschbanan, den andra ytan är det som varierar. För att få
poäng på uppgiften var eleverna tvungna att få rätt på snabbast och långsammast. Hade de
bara den ena rätt fick de 0,5 poäng. Att galonkläder med vatten går snabbast var tydligt och att
kroppen direkt mot rutschkanan går långsammast var också tydligt, medan de andra
alternativen låg närmare varandra tidsmässigt.
Beskrivning av frågorna som behandlar lagen om verkan och återverkan
Fråga 2
Frågan
Person 1 ska ställa sig på person 2s axlar. När känns det tyngst för person 2?
Rätt svar
När person 1 reser sig från sittande till stående på person 2s axlar.
Förklaring
För att komma uppåt trycker person 1 sina fötter nedåt och får då en uppåtriktad motkraft från
person 2s axlar som trycker upp person 1. När person 1 reser sig upp är kraften nedåt och
motkraften uppåt som störst. Det hänger även ihop med accelerationslagen och har att göra
med att person 1 accelererar uppåt då denne reser på sig. Vid övriga alternativ äger ingen
acceleration rum. Vi testade i klassrummet under svarsfilmen att sitta på huk på golvet och
resa oss upp och känna i fotsulorna hur det tryckte lite mer precis när man börjar resa sig.
Fråga 9
Frågan
Vilket gör ondast, att hoppa från en kort stubbe och landa med raka ben eller att hoppa från en
högre stubbe och landa med böjda ben?
Rätt svar
Att hoppa från en kort stubbe och landa med raka ben
Förklaring
Detta kan vara en ganska subjektiv bedömning för den som hoppar och beror också på hur
höga stubbarna är, men i filmen är den korta stubben cirka 20 cm hög och den högre cirka 60
45
cm. När man landar på marken slår marken mot dina fötter med samma kraft som den dina
fötter slår marken med, enligt lagen om verkan och återverkan. Om man delar upp den kraften
på längre tid gör det inte lika ont som om man ska ta emot den plötsligt. Det kan jämföras
med om du bor på andra våningen och din fru ska slänga ner veckans soppåsar till dig som
står på marken under. Om hon kastar ner en påse i taget gör det inte lika ont i dina armar att
fånga dem som om hon kastar ner alla 20 på en gång.
Fråga 10
Frågan
Gabriel sitter still på en gunga. Han kastar ett däck så hårt han kan rakt framåt. Vad händer?
Rätt svar
Både: Han kommer börja gunga med låg fart, och: Däcket flyger iväg med låg fart, är rätt.
Förklaring
I båda klasserna frågade eleverna vad låg och hög fart betydde. Följande definitioner gavs då:
Låg fart för Gabriel vore att han började gunga, men väldigt lite; 10-20 centimeter åt varje
håll. Hög fart för Gabriel vore att han började gunga en meter åt varje håll. Låg fart för däcket
vore att det flög iväg 1-3 meter. Hög fart för däcket vore att det flög iväg 5-10 meter.
Fråga 11
Frågorna
a) Varför böjde jag mer på benen vid landningen på hopp 2 än på hopp 1?
b) Varför rullade jag runt efter landningen på hopp 3?
c) Varför böjde jag inte alls på benen när jag landade på hopp 4
Förklaring
Denna fråga finns med för att få syn på fjärdeklasselevers egna förklaringar, begrepp och
definitioner.
46