" Det kommer onekligen att smälta": En studie om elevers

EXAMENSARBETE
"Det kommer onekligen att smälta"
En studie om elevers föreståelse för vattnets fasförändringar
Malin Matti
Emilia Stålnacke
Lärarexamen, grundnivå
Lärarexamen, 210 hp
Luleå tekniska universitet
Institutionen för konst, kommunikation och lärande
”Det kommer onekligen
att smälta”
En studie om elevers förståelse för vattnets fasförändringar
Malin Matti
Emilia Stålnacke
Lärarutbildning
Allmänt utbildningsområde C-nivå
Institutionen för Konst, kommunikation och lärande
Handledare: Per Högström
Examinator: Ing-Marie Munkhammar
Förord
Det känns bra att äntligen få skriva dessa ord. Det har varit både roligt och jobbigt att skriva
detta examensarbete och vi är därför oerhört glada över att det äntligen är färdigt. Först och
främst vill vi tacka varandra för ett bra samarbete och mycket tålamod. Vi riktar ett stort tack
till de lärare och elever som deltagit i undersökningen, det är ni som gjort att detta arbete
blivit av. Vi är även tacksamma för det stöd vi fått från alla runt omkring oss under arbetets
gång. Ett speciellt tack till vår studiekamrat Anna Granberg för alla reflektioner och positiva
samtal vi haft tillsammans.
Vi vill även tacka vår handledare Per Högström för hans utmaningar och stora engagemang
som väglett oss genom hela arbetet.
December 2011
Malin Matti och Emilia Stålnacke
Abstrakt
Studiens syfte var att undersöka hur elever i årskurs två förstår vattnets fasförändringar i
jämförelse med elever i årskurs fyra. Även elevernas kunskaper i förhållande till kursplanens
centrala innehåll och kunskapskrav undersöktes. Studien baseras på 52 elever varav 24 i
årskurs två och 28 i årskurs fyra. För att ta reda på hur eleverna förstod vattnets
fasförändringar gjordes kvalitativa gruppintervjuer där eleverna fick förklara olika fenomen
som visades för dem. Även intervjuer med lärarna för klasserna har gjorts för att ta reda på
vilken undervisning eleverna har fått. I analysen har vi undersökt hur Piagets och Vygotskijs
kunskapssyn återspeglas i elevernas sätt att använda begrepp och förklara fasförändringar.
Resultatet visar att eleverna i årskurs två har vardagliga föreställningar om vattnets
fasförändringar medan eleverna i årskurs fyra har en mer utvecklad förståelse och använder
kemiska begrepp. De vardagliga föreställningarna som är vanliga i årskurs två förekommer
även i årskurs fyra. Studiens resultat indikerar att elevernas vardagsföreställningar är svåra att
förändra med den undervisning de fått. Det är därför viktigt med naturvetenskaplig undervisning redan i tidiga skolår för att eleverna ska få möjlighet och den tid som krävs för att
förändra och utveckla sina föreställningar av naturvetenskapliga fenomen.
Nyckelord: Naturvetenskapligt lärande, elevers vardagliga
föreställningar, begreppsbildning, kemi, vattnets fasförändringar.
och
naturvetenskapliga
Innehåll
1. Inledning................................................................................................................................. 1
2. Bakgrund ................................................................................................................................ 2
2.1 Förklaring till ord och begrepp ......................................................................................... 2
2.2 Fasförändringar ................................................................................................................. 3
2.3 Piagets och Vygotskijs kunskapssyn ................................................................................ 3
2.4 Elever utvecklar begrepp .................................................................................................. 4
2.5 Vardagliga och vetenskapliga föreställningar av naturvetenskapliga fenomen ............... 5
2.6 Bearbetning av kunskap.................................................................................................... 6
2.7 Styrdokument.................................................................................................................... 7
3. Syfte ....................................................................................................................................... 9
3.1 Frågeställning ................................................................................................................... 9
4. Metod ................................................................................................................................... 10
4.1 Urvalsgrupp .................................................................................................................... 10
4.2 Genomförande ................................................................................................................ 10
4.2.1 Gruppintervjuer ........................................................................................................ 11
4.2.2 Datainsamling .......................................................................................................... 11
4.3 Fenomenografisk ansats som analysmetod ..................................................................... 11
5. Resultat ................................................................................................................................. 13
5.1 Undervisning .................................................................................................................. 13
5.2 Årskurs två ...................................................................................................................... 13
5.2.1 Var vatten finns och vad det består av ..................................................................... 13
5.2.2 Smältning, stelning och vattnets tre former ............................................................. 14
5.2.3 Kokning.................................................................................................................... 14
5.2.4 Kondensation ........................................................................................................... 14
5.2.5 Avdunstning ............................................................................................................. 14
5.2.6 Sammanfattning ....................................................................................................... 14
5.3 Årskurs fyra .................................................................................................................... 15
5.3.1 Var vatten finns och vad det består av ..................................................................... 16
5.3.2 Smältning och stelning ............................................................................................. 16
5.3.3 Kokning, kondensation och avdunstning ................................................................. 16
5.3.4 Sammanfattning ....................................................................................................... 16
5.4 Jämförelse mellan årskurserna........................................................................................ 18
5.5 Jämförelse med kursplanen ............................................................................................ 18
5.5.1 Årskurs två ............................................................................................................... 19
5.5.2 Årskurs fyra ............................................................................................................. 19
6. Diskussion ............................................................................................................................ 20
6.1 Metoddiskussion ............................................................................................................. 20
6.1.1 Validitet och reliabilitet ........................................................................................... 20
6.1.2 Urvalsgrupp .............................................................................................................. 20
6.1.3 Genomförande.......................................................................................................... 20
6.1.4 Gruppintervjuer ........................................................................................................ 21
6.1.5 Datainsamling .......................................................................................................... 22
6.1.6 Analysmetod ............................................................................................................ 22
6.2 Resultatdiskussion .......................................................................................................... 23
6.2.1 Undervisningens påverkan ....................................................................................... 23
6.2.2 Elevernas egna iakttagelser ...................................................................................... 24
6.2.3 Vattnets uppbyggnad................................................................................................ 24
6.2.4 Smältning och stelning ............................................................................................. 25
6.2.5 Kokning, kondensation och avdunstning ................................................................. 25
6.3 Avslutande reflektion och framtida forskning ................................................................ 26
Referenslista ............................................................................................................................. 28
Elektroniska resurser ............................................................................................................ 29
Bilaga 1 .................................................................................................................................... 30
Bilaga 2 .................................................................................................................................... 31
Bilaga 3 .................................................................................................................................... 32
1. Inledning
Efter att ha läst kursen ”Barnen i naturen” har vi utvecklat ett intresse för det naturvetenskapliga ämnet. Det finns många intressanta problemområden inom naturvetenskap, ett av
dem är hur elever förstår begreppen inom kemins område fasförändringar. Vi har genom
verksamhetsförlagd utbildning i grundskolan erfarit att fasförändringar är något som är svårt
för elever i tidiga skolår. Dessutom påvisar forskning inom samma åldersgrupp liknande
resultat (Holgersson & Löfgren, 2004; Lindner, 2007; Löfgren & Helldén, 2005). Elever i
olika åldrar har svårt att använda sig av begrepp inom området fasförändringar och även inom
naturkunskapsämnet i sin helhet. Det är mer vanligt att elever använder sig av vardagliga
begrepp som till exempel ånga istället för gas (Bar, 1989). Elevernas kunskaper kommer att
jämföras med kursplanens centrala innehåll och kunskapskrav för årskurs tre och sex i vår
studie. Vi anser att det är en relevant jämförelse eftersom kursplanen, som skolans verksamhet
ska genomsyras av, behandlar begrepp inom området fasförändringar redan i årskurs sex och
forskare menar att dessa är svåra för barn att förstå. Då kunskapskraven är uppsatta för
årskurs tre och sex anser vi att vår studie är lämplig att utföra i årskurs två och fyra eftersom
eleverna i årskurs fyra ska ha uppnått kunskapskraven för årskurs tre och eleverna i årskurs
två ska vara på väg mot dessa. Kunskapskraven för årskurs sex kommer att beröras eftersom
eleverna i årskurs fyra ska arbeta mot dem. Vår tanke är att eleverna i årskurs två inte har fått
all undervisning som krävs för att nå upp till kunskapskraven för årskurs tre. Vi vill ta reda på
detta eftersom vi som blivande lärare anser att det är intressant att veta var elevers förståelse
ligger i förhållande till de mål som finns i styrdokumenten.
Vår studie kan utveckla kunskaper om elevers förståelse av begrepp inom området
fasförändringar i tidig skolålder. Den kan också vara en vägledning till lärare, om vilka
begrepp inom området som är svåra för elever att förstå samt vad det beror på. För oss som
blivande lärare kan denna studie utveckla våra kunskaper om elevers förståelse för olika
begrepp inom vissa områden i kemin. Har vi kunskap om elevers förståelse för olika begrepp
underlättar det för oss att ge elever goda förutsättningar för lärande. Om vi som lärare vet
vilka begrepp som är svåra att förstå får vi även själva bättre förutsättningar för planering av
undervisningen.
Vi har fördelat litteraturen mellan oss och skrivit ner intressanta och viktiga delar för att sedan
arbeta fram en gemensam text. Detta har skett på samma sätt i alla delar av uppsatsen.
Intervjuerna med elever och lärare samt transkription av dem har gjorts tillsammans. Vi har
även analyserat och diskuterat resultatet tillsammans. Diskussionen har skrivits tillsammans
under ett gemensamt samtal om vad som ska finnas med. Vi anser därmed att vi tagit lika stort
ansvar för uppsatsen.
1
2. Bakgrund
Bakgrunden börjar med en förklaring av ord och begrepp som uppkommer flera gånger i
texten. Sedan kommer en förklaring av området fasförändringar kopplat till vatten, vad det är
och hur det kan förklaras på ett naturvetenskapligt sätt. Studien fokuserar på inlärning utifrån
Piagets och Vygotskijs kunskapssyn och därmed innehåller bakgrunden en förklaring och
jämförelse dem emellan. Därefter görs en beskrivning av tidigare forskning om hur elever
utvecklar kunskap om och förståelse för naturvetenskapliga begrepp och vad som är viktigt att
tänka på i skolans undervisning.
Styrdokumenten är en viktig del i skolans värld eftersom skolans verksamhet ska präglas av
den. Vår tolkning av skolans läroplan och kursplan i kemi för årskurs ett till tre samt årskurs
sex är ett avslutande avsnitt i bakgrunden.
2.1 Förklaring till ord och begrepp
I texten förekommer ord och begrepp som kan behöva en grundligare förklaring för att läsaren
ska förstå texten bättre. Både termen barn och termen elev används. När utveckling och
lärande från födseln behandlas används termen barn istället för elev. Med barn avses de i
åldern innan skolålder och med elev de barn som går i skolan. Termen barn används när
lärande beskrivs ur ett generellt perspektiv och termen elev när lärandet och utvecklingen
gäller barn i skolan.
När ordet fenomen används avses en företeelse, något som visar sig (Alexandersson, 1994).
Ett vardagsfenomen kan vara en vanlig förekommande händelse i vardagen som till exempel
att isen smälter på våren. Ett naturvetenskapligt fenomen kan vara att is smälter för att
molekylernas rörelse ökar.
I texten behandlas barns och elevers föreställningar om naturvetenskapliga fenomen, då
används begreppen vardagsföreställning och naturvetenskaplig föreställning. Vardagsföreställning beskriver en föreställning om något naturvetenskapligt på en vardaglig nivå. Det kan
till exempel vara en föreställning att vatten fryser till is för att det blir kallt. Föreställningen är
grundad på egna upplevda erfarenheter som till exempel att vattenpölarna har stelnat när det
varit kallt ute. En naturvetenskaplig föreställning till att vatten fryser till is är att vattnets
fryspunkt är noll grader vilket medför att det stelnar när det är kallare än noll eller att
molekylernas rörelse minskar när vattnet kyls ned.
Termerna vardagligt begrepp och naturvetenskapligt begrepp förekommer ofta i texten. Ett
vardagligt begrepp är till exempel ordet frysa. Frysa är i vardagsspråket en korrekt beskrivning av vad som händer när vatten läggs i frysen men även något som används som
beskrivning till att vara nedkyld och känna sig frusen. När termen vetenskapliga begrepp
används avses enligt naturvetenskapen korrekta begrepp. Begreppet frysa är enligt
naturvetenskapen inte ett korrekt begrepp utan där bör istället begreppet stelna användas.
Att inneha ett utvecklat molekylbegrepp innebär att förklaringar av vattnets fasförändringar
görs på mikronivå. Det kan till exempel vara att vatten stelnar till is för att molekylernas
rörelse minskar.
2
2.2 Fasförändringar
Ett ämne som ändrar form och övergår från en fas till en annan kallas fasförändring. De
fasförändringar som sker är när ett ämne övergår från fast till flytande, från flytande till gas,
från gas till flytande eller från flytande till fast. Is som smälter till vatten är ett exempel på en
av vattnets fasförändringar. Det är alltid samma molekyler före och efter en fasförändring.
Skillnaden mellan två faser är hur molekylerna rör sig och vilket avstånd de håller till
varandra. Mellan en fasförändring och en kemisk reaktion är skillnaden att det vid det
sistnämnda bildas ett nytt ämne. En kemisk reaktion innebär att atomer reagerar med varandra
och bildar nya molekyler.
Vatten är partiklar med tomrum mellan varandra. Partiklar är enligt Svenska akademiens
ordlista (2011) ”en smådel av ett ämne eller av materia”. Vatten består av atomerna väte och
syre som tillsammans bildar vattenmolekyler. Den kemiska beteckningen för vatten är H2O.
Vattenmolekylerna står aldrig stilla utan är i ständig rörelse. I en vattenpöl på golvet rör sig
molekylerna i en väldig fart och den har från en dag till en annan avdunstat. Det beror på att
molekylerna rör sig så snabbt att de ibland får sådan hög fart att de lämnar sin pöl. Vattnet har
övergått till gasform, molekylerna har spridit ut sig en och en i rummet och det går inte längre
att se dem. Denna process kallas för avdunstning. För att skynda på den kan energi tillföras.
Det resulterar i att molekylerna rör sig ännu snabbare. När en tröja hängs på tork i solen
kommer den att torka snabbare än om den hänger inomhus eftersom molekylernas rörelse
ökar av solens värme. När vatten kokas på spisen är det värmestrålningen från plattan som gör
att molekylerna rör sig fortare, det vill säga att vattnet till slut börjar koka. Om vattnet får
koka utan lock kommer alla vattenmolekyler att tillslut vara utspridda i luften i och med att de
rör sig så fort. Molekylernas rörelse minskar när energin avtar. När molekylerna når fönstret
kommer det därmed att bildas kondens, vattenångan kyls ned och det blir flytande igen.
När vatten stelnar minskar molekylernas rörelse. I is är molekylerna längre ifrån varandra än i
flytande vatten. Det är därför is flyter på vatten. Vatten är det enda ämne där den fasta formen
är lättare än den flytande. När isen smälter igen ökar molekylernas rörelse och molekylerna
kommer närmare varandra.
2.3 Piagets och Vygotskijs kunskapssyn
Det finns ett flertal kunskapsteoretiker som forskat om hur barn tillägnar sig och utvecklar
kunskap. Studien fokuserar på Jean Piagets och Lev Vygotskijs olika kunskapssyn. De
studerade hur barn konstruerar kunskap av sin livsvärld (Hwang & Nilsson, 2003). Piaget
(1976) belyser att kunskap inte är något som kan överföras från en person till en annan utan
att individen själv måste skapa den. Barns utveckling påverkas av både tidigare erfarenheter
och den själsliga mognaden (Piaget, 1976). Piaget menar att människan tillägnar sig nya
intryck och ny kunskap på två olika sätt, genom assimilation och ackommodation. Med
assimilation menas att gammal kunskap kan berikas med ny, medan ackommodation innebär
att kunskapen som en människa tidigare tillägnat sig måste förändras och anpassas efter den
nya (Hwang & Nilsson, 2003). Vygotskij belyser precis som Piaget att barnet hela tiden
tillägnar sig kunskap aktivt från omvärlden. Till skillnad från Piaget visar Vygotskij även att
det sociala och kulturella sammanhang en människa befinner sig i har betydelse för
inlärningen av ny kunskap. All kunskap en människa tillägnar sig är bunden till en kulturell
situation och det sociala samspelet med omgivningen (Vygotskij, 2001). Det finns alltid
någon kunskap sedan tidigare som utvecklar den nya kunskapen barn tillägnar sig. Barn lär
sig från den dag de föds, genom att samtala med och härma de vuxna (Vygotskij, 1978).
3
Piaget beskriver barns utveckling i fyra faser. Faserna bygger på varandra vilket innebär att de
uppkommer i samma ordning för alla barn (Hwang och Nilsson, 2003). Piaget (1976) hävdar
att utvecklingsfaserna beskriver den mest gynnsamma utvecklingen och att den varken bör
skyndas på eller saktas ner. Vygotskij (1978) anser däremot att barn måste få möta nya
utmaningar som kräver egen ansträngning för att utveckla sina kunskaper. Dessa utmaningar
som ingår i det Vygotskij kallar för den proximala utvecklingszonen kräver att en vuxen finns
som stöd. Den proximala utvecklingszonen definierar Vygotskij (1978) som det avstånd som
uppstår mellan barnets utvecklingsnivå vilken visar sig vid enskild problemlösning och den
utvecklingsnivå som framträder när en vuxen vägleder och hjälper barnet vid problemlösning.
"It is the distance between the actual developmental level as determined by independent
problem solving and the level of potential development as determined through problem
solving under adult guidance or in collaboration with more capable peers" (Vygotskij, 1978,
s.86). Den proximala utvecklingszonen innebär för barns utveckling att med hjälp av en vuxen
kunna lösa ett problem för att senare göra det på egen hand. I barnets tankevärld finns då en
lösningsmetod som är under utveckling och på väg mot mognad. Det är viktigt att
undervisningen i skolan syftar till att eleverna utvecklar ett djupare lärande. Därför måste
nivån på undervisningen ligga så pass högt att den utmanar eleverna och ger dem möjlighet
till utveckling (Vygotskij, 1978).
2.4 Elever utvecklar begrepp
Inom naturvetenskapen finns mängder av begrepp som är svåra att förstå och använda sig av
för både barn och vuxna. Pedersens (1992) studie visar att det fortfarande i årskurs nio finns
elever som saknar ord och begrepp för att göra naturvetenskapliga förklaringar och därmed
inte uppnår kursplanens mål. Skolan har en avgörande roll i utvecklingen av både de
vardagliga och vetenskapliga begreppen hos barn. Beroende på hur undervisningen ser ut
kommer begreppsutvecklingen ske på olika sätt. Det finns ett ytligt användande av begrepp
hos barn i åldern före tonåren (Vygotskij, 2001). Att introducera ett förenklat molekylbegrepp
för elever i tidig ålder är gynnsamt eftersom de gärna använder sig av ordet molekyl för att
förklara naturvetenskapliga fenomen (Lindner, 2007). Ett förenklat molekylbegreppet kan
innebära att olika sorters molekyler introduceras, som till exempel vattenmolekyler,
luftmolekyler och trämolekyler. Det är viktigt att till en början införa vetenskapliga begrepp
på ett okonventionellt sätt för yngre elever (Holgersson & Löfgren 2004). Molekylbegreppet
ger elever något att grunda sina föreställningar på och utveckla sitt tänkande (Lindner, 2007).
Det kan även vara ett bra verktyg för elever i tidig ålder att använda vid förklaringar av
naturvetenskapliga fenomen samt ge dem bättre förutsättningar att i skolans senare del förstå
mer avancerade förklaringsmodeller (Löfgren, 2009). Introduceras begreppen först i senare
skolår hinner inte eleverna utveckla en förståelse för dem eftersom de är så pass abstrakta att
utvecklingen tar lång tid (Harlen, 1998). Både Harlen (1998) och Vygotskij (2001) belyser att
förståelsen för begreppen inte är fullständig förrän de kan användas i olika sammanhang.
Många elever kan mycket om molekyler när de blir tillsagda att berätta om det, men har svårt
att se kopplingen mellan sin egen uppfattning av molekylbegreppet och de vardagsfenomen
som finns (Eskilsson, 2001; Lindner, 2007). Det beror troligtvis på att de fortfarande har kvar
sina vardagsföreställningar vid sidan om de nyutvecklade partikelmodellerna. Trots ihärdig
undervisning fortsätter elever att prata om fenomen på makronivå. Vilket i sin tur kan bero på
en ovana att använda sin molekylmodell hos eleverna eller att de är för osäkra på modellen för
att självmant använda den i samtal. Elever som spontant använder sig av molekylbegreppet i
sina förklaringar är väldigt säkra på sin kunskap. Det innebär dock inte att alla elever som inte
4
gör detta är osäkra på sin kunskap utan det kan även bero på att de inte anser att
molekylbegreppet behöver användas för att förklara något vardagligt. Det kan även vara så att
eleverna har svårt att själva sammankoppla de olika delarna av kunskap till en helhet i sina
förklaringar (Eskilsson, 2001). Eskilsson (2001) beskriver hur eleverna i hans studie utvecklar
användandet av tidigare upplevelser som hjälp för att förklara naturvetenskapliga fenomen.
Elevernas erfarenheter har stor betydelse när de talar om de fenomen vi diskuterar vid
intervjuerna. Kvaliteten i hur eleverna anknyter till sina erfarenheter ökar under studien.
Nästan tre fjärdedelar av eleverna använder sina erfarenheter när de beskriver mönster eller
orsaker i den fjärde intervjun mot drygt hälften så många i den första. Det är också många som
under projektet ser fler och fler kopplingar mellan sina erfarenheter och det vi talar om. Det
kan bero på att de har en bättre förståelse av sina begrepp och därigenom ser kopplingarna.
Det kan också bero på att de blir mer vana vid att tala om sina erfarenheter under projektet och
att de vågar hänvisa till dem (Eskilsson 2001, s.186).
Det är vanligt att elever inte förstår skillnaden mellan de kemiska begreppen kemisk reaktion
och fysikalisk förändring. Elever uppfattar ofta vatten och is som två olika ämnen. Ett
problem som kan uppstå med en sådan uppfattning är att elever skulle kunna beskriva
smältning som att ett nytt ämne bildas (Eskilsson, 2001). För att förstå ett visst begrepp inom
naturvetenskapen behövs ibland en förståelse för de relaterade begreppen. Exempelvis för att
förstå avdunstning kan det bli lättare om förståelse för molekylbegreppet redan finns
(Löfgren, 2009). Det hjälper även många elever att på ett mer självsäkert sätt förklara till
exempel avdunstning och kondensation. Holgersson och Löfgren (2004) visar dock att elever
inte använder molekylbegreppet om de inte har användning för det. De visar även att
användningen av det är låg i samtal om vatten (Holgersson & Löfgren, 2004). Det är inte
förrän vid tio och elva års ålder elever börjar använda begreppen förångning och avdunstning.
Förångning kan de förklara med ett molekylbegrepp men avdunstning är fortfarande en
process eleverna refererar till varmt vatten (Löfgren, 2009). Eskilsson (2001) beskriver att
avdunstning i förhållande till kokning är svårt att förklara utan ett partikeltänkande.
2.5 Vardagliga och vetenskapliga föreställningar av naturvetenskapliga fenomen
Det finns skillnader och vissa mönster i elevers tänkande om naturvetenskapliga fenomen
(Harlen, 2000). Med stigande ålder förändrar och utvecklar elever sina förklaringar för
fenomen. De går från konkreta orsaker i sina förklaringar till mer rikare och detaljerade
förklaringar och börjar se samband och likheter mellan olika fenomen desto äldre de blir.
Eskilsson (2001) belyser att det troligen beror på att äldre elever har hunnit få mer erfarenhet
av naturvetenskapen och därmed har fler upplevelser att utgå ifrån i sina förklaringar av
fenomen. Bland elever i tidig skolålder är det vanligt att de förlitar sig till sina tidigare
upplevda erfarenheter när de förklarar olika fenomen (Eskilsson, 2001; Holgersson &
Löfgren, 2004; Lindner, 2007; Löfgren & Helldén, 2005).
Vardagsföreställningar finns i alla åldrar men kommer till uttryck på olika sätt. Elever i tidig
skolålder använder ibland sin naturvetenskapliga kunskap de tillägnat sig i skolan, som stöd
för sina vardagliga föreställningar (Osborne & Cosgrove, 1983). Det är vanligt att elever
blandar vardagliga och naturvetenskapliga förklaringar (Eskilsson, 2001; Lindner, 2007).
Elever i åldern fem till åtta år utgår ofta från sig själva i sina föreställningar om
naturvetenskapliga fenomen medan elever i åldern åtta till tolv år börjar påverkas av andra.
Äldre elever har lättare att relatera sina egna erfarenheter till naturvetenskapliga förklaringar
(Harlen, 2000).
5
I åldern sex till sju år har eleverna oftast ingen förklaring till hur kondens uppstår men de som
har börjat utveckla en förklaring anger värme i sina svar. Vid nio års ålder använder många
elever värme och luft i sina förklaringar till hur kondens uppstår (Löfgren & Helldén, 2005).
Vid en situation då vatten spillts på golvet och elever ska förklara var vattnet tagit vägen säger
de flesta fem- och sexåringar att vattnet försvinner, men kan inte berätta var eller hur. De har
svårt att förknippa ånga med processen avdunstning eftersom de ofta anser att vattnet måste
koka eller bli varmt för att det ska bildas ånga. Sju- och åttaåringar svarar oftast att vattnet
trängt igenom eller sugits upp av golvet. Ibland nämner de att det finns hål i golvet där vattnet
försvinner. Efter åtta års ålder börjar de flesta elever få en klarare uppfattning och svarar att
vattnet åker upp i luften. Från åtta till elva års ålder utvecklas denna uppfattning och elever
börjar mer och mer använda sig av ånga i sina förklaringar och i stor mån även ordet
avdunstning (Bar, 1989).
2.6 Bearbetning av kunskap
Redan från födseln börjar barn utveckla egna föreställningar om vardagsfenomen. När de
kommer till skolan ska dessa föreställningar förenas med nya kunskaper och utvecklas mot
vetenskapliga modeller (Vygotskij, 2001). Hodson (1998) och Sjøberg (2010) belyser vikten
av att ta tillvara på elevernas vardagsföreställningar för att kunna styra deras förståelse åt rätt
håll. Många vetenskapliga modeller elever lär sig kan vara abstrakta för dem och inte relatera
till någon tidigare vardagserfarenhet påpekar Osborne och Cosgrove (1983). Elevers egna
föreställningar om hur vardagsfenomen fungerar kan med hjälp av naturvetenskaplig
undervisning påverkas. Undervisningen måste vara utformad utifrån elevernas föreställningar,
annars kommer en del av dem inte att förändras, eller förändras på ett oönskat sätt (Osborne &
Cosgrove, 1983).
Det kan vara svårt för elever att med hjälp av tidigare erfarenheter förklara den nyvunna
kunskapen på ett naturvetenskapligt sätt. De använder ofta en förklaring som verkar rimlig för
dem själva. Ett exempel är en elev som hade föreställningen att något som inte flyter gör det
om det är tillräckligt djupt. Den föreställningen gick inte att motbevisa av läraren och därmed
gick inte elevens föreställning att förändra. För att hjälpa eleven att utveckla ett annat sätt att
förstå fenomenet bör läraren presentera alternativa förklaringar. Det kan vara till hjälp om
eleven kan knyta fenomenet till någon relevant erfarenhet (Harlen, 2000).
En undervisning där eleverna får möjlighet att erfara innehållets objekt ur flera perspektiv ger
möjligheter till ett förståelseinriktat lärande. I undervisningen ska det finnas med varierade
exempel av samma lärandeobjekt för att eleverna ska få chansen till ett konstituerande av
innehållet i undervisningen (Dimenäs, 2001). Det är viktigt att som lärare ha en helhetssyn på
elevers utveckling och framsteg för att kunna förena de delar eleverna utvecklat med en
helhetsförståelse. Det är inget eleverna kan göra på egen hand (Harlen, 2000). Utifrån sin
studie visar Lindner (2007) att elevers egna föreställningar inom naturvetenskap kan vara
svåra att förändra, de vill gärna hålla fast vid sin egen föreställning. Det är därför viktigt att ge
eleverna möjlighet att dela med sig av sina tankar med andra och reflektera över sin egen
utveckling eftersom det ger dem bättre möjligheter för lärande (Lindner, 2007). Den
naturvetenskapliga undervisningen bör syfta till att elever förenar den nyvunna kunskapen
med den gamla. Det är dock inte lätt eftersom alla barn förstår ett fenomen på olika sätt
beroende på vilka förkunskaper de har. Det är därför viktigt att ta tillvara på elevernas
förkunskaper för att kunna möta dem där de befinner sig (Harlen, 2000; Hodson, 1998;
Sjøberg, 2010).
6
I den naturvetenskapliga undervisningen är det extra viktigt att läraren uppmuntrar alla elever
till nyfikenhet och kritisk reflektion slår Harlen (2000) fast. Hon belyser vikten av att elever
utvecklar respekt för bevis samt är villiga att förändra idéer i naturvetenskapen. Det kan till
exempel innebära att elever som sällan ställer frågor uppmuntras att göra det för att utveckla
sin nyfikenhet. Barn har ofta svårt att tro på något som skiljer sig från deras egna föreställningar om de inte får bevis på det. Det går inte att anta att elever tror på naturvetenskapen
i samma utsträckning som vuxna gör, utan de måste få träning i detta. Det är därför viktigt att
samtala med eleverna om deras föreställningar och hur de har förändrats. Benägenheten att
förändra idéer är en nödvändighet för naturvetenskapen eftersom det ständigt kommer nya
upptäckter. Det kan annars bli förvirrande om de går emot elevens egna föreställningar.
Kritisk reflektion är också en viktig del eftersom det i naturvetenskapen inte alltid blir det
resultat som önskats vid till exempel ett experiment. Då är det viktigt att kunna göra en kritisk
reflektion kring hur det går att göra annorlunda för att få ett annat resultat (Harlen 2000).
Experiment i undervisningen kan utveckla elevers förståelse och uttryckssätt kring ett särskilt
fenomen. Vid experimenten är det viktigt med interaktion mellan lärare och elev där läraren
finns som stöd för eleven och kan problematisera undervisningen för att utveckling ska ske
(Dimenäs, 2001). Det bör finnas med redan från skolstart eftersom det är då elever är som
mest angelägna att använda naturvetenskapliga förklaringar istället för vardagliga när de
förklarar ett fenomen, slår Osborne & Cosgrove, (1983) fast.
I de lektioner där fokus ligger på praktiska övningar istället för innehåll hamnar innehållet i
bakgrunden. Om innehållet är i fokus hamnar görandet och undersökandet i bakgrunden dold
av undervisningen (Dimenäs, 2001). Piaget (1976) anser att den experimentella undervisningen inte har låtit eleverna utveckla sin förmåga genom att försöka på egen hand. Han
konstaterar att det är viktigt att eleverna får utforska själva eftersom det annars inte ger dem
någon gripbar kunskap de kan återgå till vid ett senare tillfälle. Det är viktigt att inspirera
eleverna att tänka själva och även motbevisa deras ibland oreflekterade svar så att de måste
tänka en gång till (Piaget, 1976).
Eller sagt med andra ord: om det finns något område där aktiva metoder i begreppets verkliga
bemärkelse bör påbjudas, så är det inom det där man lär sig själva procedurerna för att göra
experiment. Ett experiment ger nämligen inte en verklig erfarenhet, om man inte får göra det
med full frihet att ta egna initiativ. Annars blir experimentet en ren drill utan pedagogiskt
värde: man har inte till fullo kunnat förstå innebörden i de olika åtgärderna (Piaget, 1976,
s.26).
2.7 Styrdokument
I detta avsnitt tolkas skolans uppdrag och kursplanens mål för kemi och fasförändringar. För
att kunna göra en jämförelse mellan elevernas kunskaper och kursplanens kunskapskrav och
centrala innehåll krävs först och främst en tolkning av vad dessa innebär. Läroplanen med
tillhörande kursplaner är det dokument som ska genomsyra hela skolans verksamhet, där finns
de mål som ska uppfyllas av eleverna och även en beskrivning av vilket centralt innehåll
undervisningen ska beröra. Skolans uppdrag är att uppmuntra eleven till ”utforskande,
nyfikenhet och lust att lära” (Skolverket, 2011, s.13) vilket är tre viktiga delar av
naturvetenskapen. Undervisningen i kemi ska syfta till att eleven ska kunna använda sin
naturvetenskapliga kunskap i vardagliga situationer samt ges goda förutsättningar för fortsatta
studier. Kunskaper inom ämnet gynnar även samhället ur ett flertal aspekter (Skolverket,
2011). ”Kunskaper i kemi har stor betydelse för samhällsutvecklingen inom så skilda områden
som hälsa, resurshushållning, materialutveckling och miljöteknik. Med kunskaper om
7
materiens uppbyggnad och oförstörbarhet får människor redskap för att kunna bidra till en
hållbar utveckling” (Skolverket, 2011, s.144).
Kunskapskraven för årskurs tre framhäver att eleverna utifrån egna iakttagelser ska kunna
berätta om vattnets tre faser. De ska känna till att det finns tre faser och att de heter is, vatten,
och vattenånga (Skolverket, 2011). Det kan finnas elever i undersökningen som förstår
vattnets fasförändringar på en högre nivå än vad kunskapskraven för årskurs tre kräver.
Därför är det relevant att även kunskapskraven för betyget E i årskurs sex presenteras. För att
uppnå betyget E ska eleverna ha kunskaper om vattnets uppbyggnad. De ska veta att vatten
består av väte och syre samt att vattnets faser heter fast, flytande och gas. De ska kunna
beskriva fasförändringar med hjälp av några kemiska begrepp, till exempel smältning,
stelning, kondensering, förångning, kokning och avdunstning (Skolverket, 2011).
8
3. Syfte
Syftet med denna studie är att undersöka hur elever i årskurs två förstår vattnets
fasförändringar i jämförelse med elever i årskurs fyra. I studien kommer även elevernas
kunskaper i förhållande till kursplanens kunskapskrav i kemi för årskurs tre och sex att
jämföras.
3.1 Frågeställning



Vad får eller har eleverna fått för undervisning om fasförändringar?
Hur förklarar eleverna vattnets fasförändringar? Använder de begreppen avdunstning,
kondensation, stelning, smältning och kokning samt formerna fast, flytande och gas i
samtal?
Hur förhåller sig elevernas kunskaper i årskurs två respektive årskurs fyra till
kursplanens kunskapskrav?
9
4. Metod
4.1 Urvalsgrupp
Studien började med att fyra lärare på tre olika skolor kontaktades för att ta reda på om de var
villiga att ställa upp i undersökningen. Därefter skickades ett brev (Bilaga 1) till varje lärare
med kort information om vår studie och ett önskemål om att brevet skulle skickas vidare till
föräldrarna, eftersom deras medgivande var en förutsättning för att eleverna skulle få delta i
undersökningen (Vetenskapsrådet, 2002). Den undersökningsgrupp vi hade till förfogande
bestod av 65 elever och fyra lärare. Efter tillstånd från föräldrar och sjukfrånvaro vid
undersökningsdagen hade vi 13 bortfall varav två i årskurs två och elva i årskurs fyra. Den
slutgiltiga undersökningsgruppen bestod av 52 elever varav 24 i årskurs två och 28 i årskurs
fyra samt fyra lärare.
De klasser som har ingått i undersökningen finns i en kommun i Norrbotten. Valet av skolor
har gjorts utifrån ett bekvämlighetsval, vilket innebär att den urvalsgrupp som finns att tillgå
används (Trost & Hultåker, 2007). De skolor som en av oss haft verksamhetsförlagd
utbildning på kontaktades i första hand eftersom en bekantskap med både lärare och elever
redan fanns. Tanken var att det skulle vara så lätt som möjligt att få lärarnas medgivande. Det
är oftast positivt för en intervju om eleverna är bekanta med de som intervjuar (Doverborg &
Pramling-Samuelsson, 2000).
4.2 Genomförande
I studien har kvalitativa intervjuer använts eftersom det lämpar sig bäst för att ta reda på hur
elever förstår fasförändringar. Den kvalitativa intervjun ger intervjuaren möjlighet att se hur
elever förstår något (Trost, 2005; Dalen, 2008). För att ta reda på vilken undervisning
eleverna hade fått gjordes intervjuer med läraren för varje klass (Bilaga 2).
Under intervjuerna har olika fenomen visats för eleverna som de sedan fått förklara.
Processen smältning visades genom att en isbit fick smälta i ett glas. För att visa övergångarna
kokning, förångning och kondensation kokades vatten i en vattenkokare, sedan sattes en
glasskål ovanför öppningen till den så att vattenångan bildade kondens. För att visa
avdunstning blöttes ett par jeans som fick torka under intervjun. Innan varje fenomen visades
gavs eleverna möjlighet att ställa hypoteser med syfte att få igång deras tankeverksamhet. Att
elever får fokusera på något specifikt under en intervju är viktigt (Doverborg & PramlingSamuelsson, 2000). Om eleverna får möjlighet att fokusera sina tankar på vattnets
fasförändringar under intervjun blir det lättare för dem att förklara för oss hur de tänker.
Respekt och intresse har visats för eleverna för att motivera och engagera dem till att svara på
frågorna. Det är viktigt att intervjupersonerna känner att de som intervjuar är intresserade av
svaren de ger eftersom det annars finns risk att de intar en försvarsposition (Patel & Davidson,
2003). Öppna frågor har ställts eftersom de ger utrymme för öppna svar (Sundberg, 1994). Att
eleverna erbjuds ett stort svarsutrymme är nödvändigt för att ta reda på hur de förstår
fasförändringar. Detta innebär enligt Patel och Davidson (2003) att studien har en låg
struktureringsgrad. Under alla intervjuer har en mall med intervjufrågor (Bilaga 3) använts,
ordningen på frågorna har varierat beroende på vad intervjupersonerna svarat. Efter varje
huvudfråga har följdfrågor ställts och då har det ibland passat med en varför-fråga. Däremot
har varför-frågor undvikits i huvudfrågorna eftersom de ofta kan ställa till problem i ett
10
samtal (Patel & Davidson, 2003; Sundberg, 1994). Detta gör att studien antar en mellangrad
av standardisering (Patel & Davidson, 2003).
Alla intervjuer har skett under skoltid eftersom frågorna som ställs berör kunskaper som har
anknytning till undervisning men också för att eleverna ska motiveras till att ställa upp på
intervjun. För alla intervjuer har en lugn och avskild plats valts för att minska störningsmoment i möjligaste mån. Om en intervjuad elev blir avbruten under intervjun kan denne
tappa koncentrationen (Doverborg & Pramling-Samuelsson, 2000). I så stor utsträckning som
möjligt har en känd miljö tillgodosetts för eleverna, vilket är viktigt i intervjuer med barn
(Kvale & Brinkmann, 2009).
4.2.1 Gruppintervjuer
För att ta reda på vad eleverna kan som gemensam grupp har gruppintervjuer genomförts,
vilket är ett bra redskap för att ta reda på hur en grupp tänker tillsammans. Positivt för
gruppintervjuer är även att eleverna inte behöver känna sig otrygga ensam med en vuxen.
Lärarna har valt ut grupper om tre till fem elever där de känner sig trygga med varandra för att
undvika att olika roller antas i gruppen. Roller kan medföra att en del elever bara håller med
vad de andra säger eller inte uttrycker sig alls. Vi har även varit tydliga med att intervjun inte
är något test och att inget de säger är fel. För att få ut så mycket som möjligt av intervjun har
vi försökt att visa intresse och engagemang för elevernas uttalanden samt försökt ställa
relevanta följdfrågor som får dem att reflektera över samtalet. Att eleverna reflekterar över
samtalet kan resultera i att de utvecklar sina idéer kring ett visst fenomen med hjälp av
varandras reflektioner (Doverborg & Pramling-Samuelsson, 2000).
4.2.2 Datainsamling
För att få med allt eleverna säger samt kunna gå tillbaka till intervjuerna vid analystillfället
har de spelats in med en mobiltelefon. Det är svårt att hinna anteckna allt som sägs under en
intervju (Doverborg & Pramling-Samuelsson, 2000). Ingen form av dokumentation där det
går att identifiera undersökningsgruppen har samlats in vilket medför att den är anonym.
Lärarna har därmed fått behålla brevet om medgivande från föräldrarna. I intervjuerna har det
dock inte gått att hindra eleverna från att kalla sina kamrater vid namn vilket medfört att några
intervjuer är konfidentiella. Undersökningsgruppen hålls därmed anonym med vissa undantag
(Patel & Davidson, 2003).
4.3 Fenomenografisk ansats som analysmetod
I tolkning och analys av insamlad data har en empiriskt grundad fenomenografisk ansats
använts. Det innebär att det undersökningsgruppen uttryckt vid intervjuerna har analyserats
och placerats in i beskrivningskategorier (Larsson, 1986). Kategorierna är indelade från ett till
tre och har kvalitativa skillnader på olika sätt att uppfatta ett fenomen. Kategori 3 är högst
rangordnad och Kategori 1 lägst (Alexandersson, 1994). Rangordningen är gjord i relation till
kursplanens kunskapskrav i årskurs tre och sex. Under analysen gjordes först en avlyssning av
de inspelade intervjuerna för att transkribera relevanta delar av dem. Relevanta delar av
intervjun är när elever uttrycker kunskaper om vattnets fasförändringar. Elevernas uttryck
analyserades och placerades in i de olika kategorierna. Kategori 1 motsvarar godtagbara
kunskaper i årskurs tre och Kategori 3 motsvarar betygskriteriet E för årskurs sex. I Kategori
2 är elevernas uttalanden på väg mot Kategori 3.
11
Kategori 1 – Uttrycker vattnets egenskaper med vardagliga begrepp
Eleverna uttrycker vardagliga begrepp om vattnets former som till exempel is, vatten eller
imma. De kan även relatera vattnets egenskaper till egna iakttagelser som till exempel att det
blir imma på spegeln i badrummet.
Kategori 2 – Använder något kemiskt begrepp
Eleverna kan ge exempel på egenskaper hos vatten som till exempel att vatten kan stelna till is
eller att det består av vattenmolekyler. De använder något kemiskt begreppet i sina
förklaringar.
Kategori 3 – Utgår från naturvetenskapliga förklaringar
Eleverna använder till viss del kemins begrepp i sina förklaringar av fasförändringar. Det kan
till exempel innebära att eleven förklarar kokning som att molekylerna rör sig fortare och
fortare eller att något som torkar kallas avdunstning. Eleverna kan till viss del relatera vattnets
egenskaper till naturliga förlopp som till exempel att vatten finns i molnen.
12
5. Resultat
För att hålla klasserna anonyma och samtidigt kunna skilja dem åt kallas de för klass A, B, C
och D. Klass A och B är klasser i årskurs två och klass C och D är klasser i årskurs fyra.
Årskurs två består av sex grupper varav fyra i klass A och två i klass B. Årskurs fyra består
också av sex grupper, tre i varje klass. Kategorisering av gruppernas uttryck presenteras i
tabell 1 för årskurs två och i tabell 2 för årskurs fyra.
5.1 Undervisning
Intervjuerna med lärarna visade att tre av dem har undervisat i sin klass i tre terminer medan
en av lärarna (klass B) endast haft undervisning i sin klass i en termin. Enligt det centrala
innehållet för årskurs ett till tre ska vattnets olika former finnas med i undervisningen. Av
intervjuerna framgick att klass A och B inte fått någon specifik undervisning om
fasförändringar men att det förekommit samtal om vatten i olika situationer som till exempel
att snö och is också är vatten. På frågan Har du eller någon annan lärare undervisat om
fasförändringar? svarade läraren i klass B: ”Vi har pratat lite ytligt om det när vi har haft
utedagar, varifrån vatten kommer och vart det finns vatten, att snö och is är vatten och så”.
Klass C har inte haft någon specifik undervisning för just vattnets fasförändringar men de har
pratat om vattnets uppbyggnad och de tre faserna när de behandlat andra områden inom
naturvetenskapen. På frågan Hur har undervisningen gått till? svarar läraren i klass C:
Det har nog varit i samband med att vi arbetat med något annat, då vi kommit in på det. Vi har
pratat om H2O när vi arbetat om uppfinnare. Sett film om el och vattenkraft. Vi har pratat om
Musse Pigg-figuren och varför det heter H2O, två H och ett O.
Klass D har inte haft någon undervisning av den intervjuade läraren men det framkommer att
de fått undervisning i tidigare årskurser av annan lärare. Troligtvis har den undervisningen
handlat om vattnets kretslopp. På frågan Har du eller någon annan lärare undervisat om
fasförändringar? svarade läraren i klass D: ”Nej, det har jag inte. De har fått undervisning om
det i årskurs två. Jag tror att de jobbade med vattnets kretslopp och gjorde lite olika
experiment när vattnet fryser och så”.
5.2 Årskurs två
Resultatet för intervjuer i årskurs två presenteras i förhållande till elevers uttalande om vad
vatten är, vattnets tre former och vattnets fasövergångar.
5.2.1 Var vatten finns och vad det består av
Intervjuerna med eleverna visade att en av sex grupper i årskurs två uttryckte att vatten finns i
molnen (Tabell 1). I de övriga grupperna fanns endast uttryck om att vatten finns i sjöar,
kranar och badhus. Endast en grupp nämnde vattnets kemiska beteckning, H2O. De kunde
dock inte förklara vad det var. På frågan Vad består vatten av? svarade gruppen från klass B:
”H2O” (Kategori 2). På följdfrågan Vad är H2O? svarade de: ”H måste vara en förkortning på
något, och O också” (Kategori 1). Två grupper hade inget svar på frågan vad vatten består av.
13
5.2.2 Smältning, stelning och vattnets tre former
Alla grupper uttryckte att is smälter (Kategori 1) och en att vatten stelnar (Tabell 1). De andra
fem grupperna använde det vardagliga begreppet fryser om vatten som stelnar. En grupp
pratar om att vatten finns i olika former. På frågan Vad har vi på bordet? svarade en grupp i
klass A: ”Olika former av vatten” (Kategori 3). På följdfrågan Vilka former är det? svarade
samma grupp: ”Flytande och stelt” (Kategori 3) och pekade på vilken som var vilken.
Grupperna kunde endast på makronivå beskriva vad som händer när vatten stelnar eller
smälter (Tabell 1). Alla grupper hade föreställningen att vatten blir is när det förvaras kallt; i
kylen, frysen eller utomhus och att is smälter till vatten när det är varmt.
5.2.3 Kokning
När vatten kokades i vattenkokaren uttryckte tre av sex grupper att vattnet kokade (Tabell 1).
De andra tre grupperna uttryckte att vattnet blev varmt och två av dem sa även att det kom
ånga. Gasen som steg från det kokande vattnet benämndes olika av grupperna. På frågan Vad
är det som kommer ut från vattenkokaren? svarade en grupp att det var vattenånga (Kategori
2), tre grupper att det var ånga (Kategori 2), en grupp att det var rök (Kategori 1) och den
sjätte gruppen svarade inte alls.
5.2.4 Kondensation
För att förklara uppkomsten av kondens i en skål som hölls ovanför vattenkokaren använde
två grupper kyla i sina förklaringar och en grupp ånga (Tabell 1). De tre återstående
grupperna hade ingen förklaring alls. Kondensen benämndes av tre grupper som imma och av
tre som dimma (Tabell 1). Två grupper uttryckte att imman/dimman var vatten (Kategori 2),
tre grupper uttryckte att det var ånga (Kategori 1) och en grupp uttryckte att det var varm luft
(Kategori 1). Två grupper kunde koppla kondensen till dimma vid vatten medan de fyra andra
grupperna inte kunde koppla den till någon egen iakttagelse. På frågan Var mer kan man se
detta? svarade en grupp i Klass A: ”Dimma vid vattnet” (Kategori 1).
5.2.5 Avdunstning
Alla grupperna visade vardagliga föreställningar om var vatten som avdunstar tar vägen. På
frågan Vad har hänt med den blöta byxan? svarade alla grupper att det har torkat (Tabell 1).
En av grupperna kunde förklara det på ett naturvetenskapligt sätt genom att säga att det åker
ut i luften, medan de andra grupperna sa att det åker in i materialet. Gruppen kunde dock inte
på mikronnivå förklara varför vattnet åkte ut i luften utan uttryckte att ”luften vill ha vatten”
(Kategori 1).
5.2.6 Sammanfattning
Sammanfattningsvis uttryckte en av sex grupper att vatten finns i molnen. Två grupper
uttryckte att vatten består av vattenmolekyler och en grupp uttryckte den kemiska
beteckningen H2O. De kunde dock inte förklara vad vattenmolekyler eller H2O är. Alla
grupper hade endast vardagliga kunskaper om vattnets fasförändringar med undantag för
processen kokning där hälften av grupperna uttryckte att vattnet kokar. Fyra grupper uttrycker
att det kommer ånga från vattnet vid kokning men ingen grupp uttrycker det vid avdunstning
utan tillförsel av energi. Endast en grupp nämnde att vatten som avdunstar ”åker ut i luften”
14
men hade ingen naturvetenskaplig förklaring till det. De begrepp som uttrycks av elever i
årskurs två i denna studie är stelt, flytande, ånga, smältning, stelning och kokning.
Tabell 1. Sammanställning av intervjusvar med exempelcitat från elevgrupper i årskurs två. 1-4 anger
antal grupper och A och B anger vilken klass. I Kategori 1 uttrycks vattnets egenskaper med
vardagliga begrepp, i Kategori 2 används något kemiskt begrepp och i Kategori 3 utgår svaren från
naturvetenskapliga förklaringar. Då någon grupp inte svarat på en fråga finns gruppen inte med i
tabellen.
Fråga
Kategori 1
Var finns vatten?
3(A) 2(B)
”I sjöar och hav”
Vad består vatten av?
1(B)
”Vatten”
Vad är is?
3(A) 2(B)
”Vatten som har
frusit”
3(A) 2(B)
”Det fryser”
Vad händer när det
blir is?
Vad händer när is
smälter?
Vad händer om vi slår
på vattenkokaren?
Vad har hänt i skålen?
[hölls upp och ner
ovanför
vattenkokaren]
Varför blev skålen
immig?
Vad har hänt med den
blöta byxan?
Kategori 2
Kategori 3
1(A)
”I luften”
2(A) 1(B)
”Vattenmolekyler”
1(A)
”Stelt vatten”
1(A)
”Det stelnar”
4(A) 2(B)
”Det blir vatten, det
är för varmt och så
smälter det”
1(A)
”Vattnet blir varmt”
3(A) 2(B)
”Det far upp
vattenånga och så blir
det mindre”
4(A) 2(B)
”Det blev imma”
2(A) 1(B)
”För att det kommer
ånga från vattnet”
4(A) 2(B)
”Det har torkat”
Var har vattnet tagit 4(A) 1(B)
vägen?
”Det har sugit sig
igenom byxan och in
genom huden”
1(B)
”Ut i luften”
5.3 Årskurs fyra
Resultaten för intervjuerna i årskurs fyra presenteras på samma sätt som för årskurs två. I
förhållande till elevernas uttalande om vad vatten är, vattnets tre former och vattnets
fasövergångar.
15
5.3.1 Var vatten finns och vad det består av
Intervjuerna med eleverna visade att tre av sex grupper i årskurs fyra uttryckte att vatten finns
i luften och i molnen (Tabell 2). De resterande tre grupperna sa att vatten finns i hav och
sjöar. Tre grupper uttryckte att vatten består av atomerna väte och syre och nämnde den
kemiska beteckningen H2O (Tabell 2). En grupp sa att vatten består av vattenmolekyler och
en annan att det består av partiklar. Den sjätte gruppen hade ingen naturvetenskaplig
förklaring till vad vatten består av.
5.3.2 Smältning och stelning
Alla sex grupper uttryckte att is smälter (Kategori 1) och två grupper att vatten stelnar (Tabell
2). En grupp pratade om is som stelnat och fast vatten medan fyra grupper uttryckte att is är
fruset vatten och en grupp att det är vatten (Tabell 2). Grupperna förklarade endast på
makronivå vad som händer när vatten stelnar eller smälter (Tabell 2). En grupp uttryckte att
vatten blir is om det förvaras i minusgrader medan de fem andra sa att det måste vara i frysen.
5.3.3 Kokning, kondensation och avdunstning
När vatten kokades i vattenkokaren uttryckte alla sex grupper att vattnet kokade och att det
kom ånga (Tabell 2). Fyra grupper benämnde ångan som vattenånga, en femte grupp som
ånga och den sjätte gruppen pratade om ånga som vatten i gasform.
För att förklara uppkomsten av kondens i en skål som hölls ovanför vattenkokaren använde
fyra grupper varmt vatten och ånga i sina förklaringar (Tabell 2). En femte sa att ångan har
blivit kall och den sjätte gruppen hade ingen förklaring alls. Kondensen benämndes av fyra
grupper som imma och av två som dimma (Tabell 2). Alla grupper kunde relatera den till egna
erfarenheter och förklara att kondensen var vatten (Kategori 1).
Tre av grupperna uttryckte att vatten som avdunstar blir ånga i luften (Tabell 2). De använde
även begreppet avdunstar. De resterande tre grupperna sa att det torkar. Förklaringen till
något som torkar var hos två grupper att det åker in i materialet och hos en grupp att det
försvinner.
5.3.4 Sammanfattning
Sammanfattningsvis har tre av sex grupper i årskurs fyra uttryckt att vatten finns i luften och i
molnen. Tre grupper sa att vatten består av atomerna väte och syre och att den kemiska
beteckningen är H2O. En grupp uttryckte vattnets tre former; fast, flytande och gas.
Grupperna hade mest utvecklade uttryck om processerna kokning och avdunstning då fem av
sex grupper sa att det kommer ånga som åker upp i luften när det kokar. En grupp i klass D
uttrycker att ”det blir varmt och vattenånga som åker upp” på frågan Vad händer när vi slår
på vattenkokaren? Vid avdunstning utan energitillförsel uttryckte tre av sex grupper att det
blir ånga i luften. Tre grupper benämnde processen som att det avdunstar. De begrepp som
uttrycks av elever i årskurs fyra i denna studie är fast, flytande, gas, ånga, smältning, stelning,
kokning och avdunstning.
16
Tabell 2. Sammanställning av intervjusvar med exempelcitat från elevgrupper i årskurs fyra. 1-3 anger
hur många grupper och C och D anger vilken klass. I kategori 1 uttrycks vattnets egenskaper med
vardagliga begrepp, i Kategori 2 används något kemiskt begrepp och i Kategori 3 utgår svaren från
naturvetenskapliga förklaringar. Då någon grupp inte svarat på en fråga finns gruppen inte med i
tabellen.
Fråga
Kategori 1
Var finns vatten?
1(C) 2(D)
”I hav och sjöar”
Vad består vatten av?
1(D)
”Sånt man dricker”
Vad är is?
2(C) 3(D)
”Fruset vatten”
Vad händer när det
blir is?
3(C) 1(D)
”Det fryser”
Vad händer när is
smälter?
3(C) 3(D)
”Den smälter för att
isen är kall och så
blir det varmt, som
en glass”
Vad händer om vi slår
på vattenkokaren?
Vad har hänt i skålen?
[hölls upp och ner
ovanför
vattenkokaren]
Varför blev skålen
immig?
Vad har hänt med den
blöta byxan?
Var har vattnet tagit
vägen?
Kategori 2
1(D)
”Partiklar, små, små,
små mojokslar”
2(C) 3(D)
”Det blir varmt och
börjar koka och
kommer vattenånga”
3(C) 3(D)
”Den blev immig,
som mammas
glasögon när hon
öppnar
diskmaskinen”
1(C) 3(D)
”För att det är ett
vattenlager. Det är
varmt vatten”
2(C) 1(D)
”Det har torkat”
Kategori 3
2(C) 1(D)
”I luften, uppe i
molnen”
3(C) 1(D)
”Öh, det är syre och
väte”
1(C)
”Det är typ stelnat
och fast vatten”
2(D)
”Vattnet stelnar”
1(C)
”Det blir gas, det blir
ånga. Vatten har ju
tre former: flytande,
fast och gas”
1(C)
Ӂngan har blivit
kall”
1(C) 2(D)
”Det har avdunstat
och blivit
vattenånga”
2(C) 2(D)
”Upp i luften, flyger
omkring här
någonstans”
1(C) 1(D)
”Det har
försvunnit”
17
5.4 Jämförelse mellan årskurserna
Eleverna i årskurs fyra har mer utvecklade uttryck om vattnets uppbyggnad och var vatten
finns än eleverna i årskurs två. En av sex grupper i årskurs två uttrycker att vatten finns i
molnen medan tre av sex grupper i årskurs fyra uttrycker att vatten finns i luften och i molnen.
I årskurs två uttrycker två grupper att vatten består av vattenmolekyler men de vet inte vad det
är. Tre grupper i årskurs fyra uttrycker att vatten består av atomerna väte och syre.
De vardagsföreställningar som finns hos eleverna i årskurs två om vattnets fasförändringar
finns även hos eleverna i årskurs fyra. Vid processerna smältning och stelning uttrycker alla
grupper i årskurserna begreppet smälter och endast en grupp i varje årskurs begreppet stelnar.
Skillnaden mellan årskurserna är att en grupp i årskurs fyra uttrycker att ”det måste vara noll
grader och neråt” (Klass C) för att förklara hur vatten blir is. Båda årskurserna kan endast på
makronivå förklara vad som händer när något smälter eller stelnar.
Kokning är också en process som årskurserna endast kan förklara på makronivå. Dock skiljer
sig kunskapen mellan årskurserna eftersom alla grupper i årskurs fyra uttrycker begreppet
kokar medan endast hälften av grupperna i årskurs två uttrycker samma begrepp. I årskurs
fyra uttrycker fem grupper att det kommer ånga från vattnet vid kokning och i årskurs två
uttrycker fyra grupper samma sak. Ångan benämns som vattenånga av fyra grupper i årskurs
fyra och av en grupp i årskurs två.
Vad gäller processen kondensation har eleverna i årskurs fyra fler kopplingar till egna
iakttagelser. På frågan Vad har hänt i skålen? svarade en grupp i Klass D: ”Den blev immig,
som mammas glasögon när hon öppnar diskmaskinen” medan en grupp i Klass A svarade:
”Dimma vid vattnet”. Benämningen på kondensen var relativt lika i de olika årskurserna. I
årskurs två benämndes den som imma av tre grupper och som dimma av de andra tre. I
årskurs fyra benämndes den som imma av fyra grupper och som dimma av två. Förklaringen
till vad imman var för något skiljde sig i årskurs två där två grupper uttryckte att det var
vatten, tre grupper att det var ånga och en grupp att det var varm luft. I årskurs fyra uttryckte
alla grupper att imman var vatten. Endast en grupp i årskurs fyra har en korrekt förklaring till
varför det bildas kondens och uttrycker att ”ångan har blivit kall”. Resten av grupperna i
årskurs fyra använder varmt vatten och ånga som förklaring medan grupperna i årskurs två
använder kyla som förklaring.
Avdunstning utan tillförsel av energi är den process där skillnaden är störst mellan
årskurserna. I årskurs fyra uttrycker hälften av grupperna begreppet avdunstning och säger att
vattnet blir vattenånga i luften medan det i årskurs två endast förekommer en grupp som
uttrycker att vattnet åker ut i luften. På frågan Var har vattnet tagit vägen? svarar en grupp i
årskurs två: ”Det har torkat” medan en grupp i årskurs fyra svarar: ”Det har blivit
vattenånga”.
5.5 Jämförelse med kursplanen
En jämförelse mellan elevernas uttryck och kursplanens kunskapskrav har gjorts med
utgångspunkt i kategorierna.
18
5.5.1 Årskurs två
I årskurs två förhåller sig gruppernas uttryck bra till kunskapskraven för årskurs tre då många
uttryck uppfyller kraven. Enligt kunskapskraven ska eleverna kunna berätta om vattnets olika
faser utifrån egna iakttagelser (Skolverket, 2011). En grupp uttryckte till exempel att det blivit
is i flaskan för att ”den har varit i frysen”. Gruppen kopplar därmed processen stelning till
egna erfarenheter av att frysa något. Kunskapskraven framhäver även att eleverna ska kunna
benämna vattnets tre faser med vardagliga begrepp. En grupp svarade att ”det värms och så
blir det ånga” på frågan vad som händer när vi slår på vattenkokaren.
Det finns uttryck i grupperna som är på väg mot att uppfylla kraven för betyget E i årskurs
sex. För att få betyget E ska eleverna kunna berätta om vattnets uppbyggnad. En grupp
uttrycker till viss del vattnets uppbyggnad genom att svara ”men det är ju molekyler det” på
frågan Vad är vatten? Betyget E framhäver även att eleverna ska kunna benämna vattnets
faser som fast, flytande och gas. En grupp uttryckte att vatten och is är ”flytande och stel”
form.
5.5.2 Årskurs fyra
I årskurs fyra förhåller sig gruppernas uttryck mycket bra till kunskapskraven för årskurs tre.
De kunde på ett övertygande sätt relatera till egna iakttagelser som till exempel när en grupp
uttryckte att skålen som hölls ovanför vattenkokaren ”blev immig, som mammas glasögon när
hon öppnar diskmaskinen”. Många uttryck är på väg mot eller uppfyller kraven för Kategori
3. Grupperna kunde berätta om vattnets uppbyggnad samt beskriva några fasförändringar med
kemiska begrepp. En grupp uttryckte till exempel att vatten består av ”syre och väte” och en
annan grupp beskrev något som torkar med hjälp av begreppet avdunstning.
19
6. Diskussion
6.1 Metoddiskussion
Metoden som används i studien diskuteras i olika avsnitt i förhållande till litteratur, validitet
och reliabilitet.
6.1.1 Validitet och reliabilitet
Frågor som alltid finns att ställa vid någon typ av studie är graden av validitet och reliabilitet.
Det skiljer sig dock hur dessa frågor används i en kvantitativ och en kvalitativ studie. I en
kvantitativ studie handlar frågan om validitet om rätt företeelse studeras. I en kvalitativ studie
är syftet att utifrån analys av data försöka förstå hur någon annan förstår något och då handlar
det istället om att utforska undersökningsgruppens uppfattningar. Reliabilitet handlar i en
kvantitativ studie om hur noggrann mätningen av undersökningen är medan det i en kvalitativ
studie handlar om hur väl beskrivningskategorierna kommer i uttryck i resultatet
(Alexandersson, 1994; Patel & Davidsson, 2003). Reliabiliteten i denna studie handlar om hur
vår tolkning av elevers uppfattningar beskrivs och stämmer överrens med kategorierna. Med
hjälp av citat som vi placerat i olika kategorier har vi försökt visa hur vi tolkat och tagit
ställning till dem.
6.1.2 Urvalsgrupp
Vår urvalsgrupp har valts utifrån ett bekvämlighetsval (Trost & Hultåker, 2007) och resultatet
går därför inte att generaliseras till att gälla hela Sveriges elever i årskurs två och fyra utan är
relaterat till fyra klasser i en kommun i Norrbotten. De lärare som ingått i vår
undersökningsgrupp har endast varit de som undervisar i de naturvetenskapliga ämnena i
klassen. Därmed finns det troligtvis någon annan lärare som kan ha påverkat föreställningarna
hos de elever vi intervjuat, det kan vara från tidigare årskurser, aktiviteter på förskolan eller
under fritidsverksamheten. För att få ett mer tillförlitligt resultat vad gäller undervisningen
eleverna har fått i förhållande till deras kunskaper hade det varit av intresse att även intervjua
de lärare eleverna har mött tidigare. Det var dock inte möjligt för oss eftersom det fanns
klasser i urvalsgruppen med elever som tidigare gått på olika skolor. Det har även funnits fall
där det varit oklart vilken lärare eleverna haft i tidigare årskurs eller på fritids.
Från den ursprungliga urvalsgruppen fick vi ett bortfall på 13 elever, två i årskurs två och elva
i årskurs fyra. Det var fem bortfall på grund av sjukdom och de övriga på grund av att
eleverna inte fått med sig godkännande från föräldrarna till skolan. Hur lång tid i förväg
lärarna valde att skicka ut blanketten till föräldrarna är för oss oklart, vilket naturligtvis kan ha
påverkat om eleverna hade med sig intyget tillbaka. Om inte bortfallet funnits hade vi haft fler
elever att intervjua och det är möjligt att vi kunnat redovisa fler uppfattningar av vattnets
fasförändringar. Vi anser dock inte att bortfallet har påverkat resultatet nämnvärt.
6.1.3 Genomförande
Vi valde, som tidigare beskrivits, att visa olika fenomen för eleverna under intervjuerna. Vi
upplevde att det fungerade bra och fick igång elevernas tankeverksamhet kring de olika
fenomenen, precis som Doverborg och Pramling-Samuelsson (2000) beskrivit. Att eleverna
fick fokusera sina tankar på vattnets fasförändringar under intervjun underlättade för dem att
20
berätta för oss hur de tänkte. Eleverna fick se alla vattnets fasövergångar förutom stelning. Att
de inte fick se det fenomenet kan påverka resultatet negativt men eftersom det är ett så
vardagligt fenomen tror vi inte att det spelar någon större roll. I Norrbotten är vintern kall och
alla elever i skolan som vistats utomhus under den tiden har bevittnat stelningsprocessen.
Stelning är även något som tar lång tid och därför är svårt att visa för eleverna under en
intervjusituation.
När vi visade processen kokning och förångning för eleverna använde vi oss av en vattenkokare. Vi hade velat koka vatten i en kastrull för att ge eleverna en överblick över hela
processen. Att använda vattenkokare medförde att eleverna inte kunde se när vattnet började
koka utan endast när vattenångan steg från vattenkokaren. Detta kan såklart ha en inverkan på
resultatet och det hade troligtvis blivit annorlunda om eleverna fått se vattnet koka i en
kastrull. Det hade även medfört att vi hade kunnat visa att vatten som kokar utan lock tillslut
endast blir vattenånga i luften. Vi hade även kunnat visa fenomenet kondensation i en mer
vardaglig situation, det vill säga på insidan av locket vid kokning i en kastrull. Detta var dock
inte möjligt då det inte fanns någon tillgång till spis i de rum vi utförde intervjuerna.
Vi har observerat både negativa och positiva aspekter av att visa processen avdunstning utan
tillförsel av energi genom att spruta vatten på ett par jeans och låta dem torka under samtalets
gång. Eftersom jeansen består av mycket tyg kan eleverna tro att vattnet sprids ut i det och på
så sätt torkar. Ett tyg är kanske inte det lättaste materialet att visa avdunstning från. Däremot
kan det vara så att en del elever relaterar de blöta jeansen med tvätt som hänger på tork och
därmed har föreställningen att vattnet åker ut i luften. Ett bättre sätt att visa avdunstning på
hade varit att ha ett glas med vatten ståendes under en längre tid där det går att se att volymen
minskar. Detta var dock inte möjligt att visa under intervjun. Det kan däremot ha varit bra att
använda jeansen då vi ville få fram elevernas föreställningar och inte det rätta svaret.
Förutom bristen på spis i de rum vi fick tillgång till har miljön varit bra vid intervjuerna. Vid
två tillfällen blev vi störda av att någon kom in i rummet vilket enligt Doverborg och
Pramling-Samuelsson (2000) kan medföra att eleverna tappar koncentrationen. Vi upplevde
dock att eleverna snabbt fick tillbaka koncentrationen och att det inte störde intervjuerna
nämnvärt.
6.1.4 Gruppintervjuer
Vi har under arbetets gång uppmärksammat att det är svårt att göra intervjuer med barn, trots
våra tidigare erfarenheter. Det krävs mycket träning för att bli en bra intervjuare och vi anser
att det hade varit bra med träning innan, för att få ett mer rättvist resultat genom hela studien.
Vi upplevde att vi blev bättre och bättre intervjuare för varje genomförd intervju och kan så
här i efterhand tycka att vi borde gjort några testintervjuer innan vi började med de riktiga.
Det svåraste med barnintervjuer är enligt våra slutsatser att veta om eleverna förstår frågorna
på det sätt vi vill att de ska förstå dem. För att i så stor utsträckning som möjligt ge eleverna
möjlighet att förstå frågorna på det sätt vi vill har vi visat de olika fenomenen för eleverna
samtidigt som vi pratat om dem. Det har resulterat i att eleverna fått möjlighet att ställa
hypoteser först för att sedan diskutera hur väl hypoteserna stämde med vad som faktiskt
hände. De öppna frågorna vi ställt har utvecklat ett slags samarbete mellan eleverna.
Intervjuerna blev mer som samtal där eleverna utbytte tankar med varandra samt hjälptes åt
för att göra varandras tankar fullständiga. Vi var själva aktiva i samtalet för att som
Doverborg och Pramling-Samuelsson (2000) beskriver, ge eleverna känslan av att vi var
21
engagerade och intresserade av vad de sa. Det gjorde även att vi hela tiden kunde ställa
följdfrågor till eleverna för att de skulle utveckla sina svar. Den delen av gruppintervjuer
tycker vi har fungerat bra. Det som dock varit svårt med intervjuerna var att alla elever inte
kom till tals, precis det Doverborg och Pramling-Samuelsson (2000) varnade för. Några
elever har varit väldigt tysta och bara sagt något enstaka ord medan andra har varit väldigt
pratglada och alltid varit först med att svara på en fråga. Detta kan såklart ha olika orsaker,
allt från att eleven var blyg inför oss eller gruppen till att hon eller han bara var trött eller hade
en dålig dag. Några orsaker går därmed inte alltid att påverka. Vi försökte engagera alla elever
genom att ge dem uppmärksamhet samt fråga efter fler svar på en fråga. Vid några intervjuer
har en av oss varit bekant med eleverna vilket har medfört att de vågat uttrycka sig mer
avslappnat. För att i största möjliga mån inte skapa någon osäkerhet hos eleverna har vi
presenterat oss för hela klassen samt låtit eleverna frivilligt delta i intervjuerna. Vår
övergripande upplevelse är ändå att nästan alla elever vågade uttrycka sig i de grupper vi
intervjuat vilket kan vara en förtjänst av att lärarna valde ut grupperna åt oss. Det var endast
en grupp där det förekom elever som inte uttalade sig alls. I någon grupp har det dock funnits
självsäkra elever som lyckats övertala de andra i gruppen att tro likadant som en själv, trots att
föreställningen eleven haft varit felaktig. När det skedde försökte vi visa att alla svarsalternativ var lika viktiga och vi frågade efter fler förklaringar. Detta gjorde i vissa fall att
eleverna svarade annorlunda medan det i andra fall inte hjälpte.
6.1.5 Datainsamling
Under intervjuerna valde vi att spela in samtalet eftersom vi ansåg precis som Doverborg och
Pramling-Samuelsson (2000), att det skulle blir för stressigt att både prata och anteckna
samtidigt. När vi berättade att vi skulle spela in intervjuerna var det några elever som först
reagerade negativt, det var dock inget vi märkte av senare under intervjuerna. I de flesta
intervjuerna var dock inspelningen inget problem och många elever tyckte det var roligt.
Vi har valt att låta elever och lärare vara anonyma i vår undersökning för att de inte ska bli
utpekade på något sätt. Det medförde att vi inte fick samla in någon information som kan göra
att undersökningsgruppen går att identifiera (Patel & Davidson, 2003). Under några få
intervjuer förekom att eleverna kallade varandra vid namn, vilket medför att de intervjuerna är
konfidentiella. Eftersom det bara är vi som har tillgång till det inspelade materialet är det
ingen som kommer kunna identifiera någon från urvalsgruppen. Eleverna har i de flesta fall
även varit anonyma för oss, vi har inte antecknat några namn och det går inte alltid att
identifiera vem som säger vad på ljudinspelningen. Detta gör att vi inte kan säga hur många
elever som sagt vad utan att vi enbart kan ange hur många grupper som uttrycker något.
6.1.6 Analysmetod
Att tolka och analysera det eleverna uttryckt har varit en svår del i analysarbetet. När vi
lyssnade igenom intervjuerna transkriberade vi delar av dem som vi ansåg vara av relevans
för vår undersökning. Detta för att undvika irrelevant data samt personliga tolkningar. När vi
analyserade elevernas uttalanden placerade vi varje uttalande i en av kategorierna ett till tre.
Kategorierna utformades utifrån kunskapskraven för årskurs tre samt kunskapskraven för
betyget E i årskurs sex. Att studien även innefattar kunskapskraven i årskurs sex beror på att
vi ville visa den stora skillnaden mellan kunskapskraven samt kunna göra en jämförelse av
elevernas uttalanden. De uttalanden som har en djupare kunskap än vad kunskapskraven för
årskurs tre beskriver bör enligt oss jämföras med årskurs sex kunskapskrav eftersom det är
nästa mål eleverna ska sikta mot.
22
Dessa tre kategorier har varit till stor hjälp i vår tolkning och analys, vi har utifrån dem kunnat
utgå från olika kriterier för att placera in elevernas uttalanden. Det svåraste har varit att vara
konsekvent i bedömningen hela tiden. Vi har under analysens gång fått omplacera de
uttalanden vi från en början inte satt i rätt kategori. För att det inte ska bli olika bedömning
vid olika tillfällen gäller det att hela tiden återgå till kategorierna för att påminnas om vad de
står för. Det är något vi blivit bättre och bättre på under arbetets gång. Det är viktigt att
komma ihåg att våra kategorier inte är några betygskriterier och inte anger vilka kunskaper en
viss elev har. Utifrån vår analys går det endast se vad eleverna som grupp har uttryckt.
6.2 Resultatdiskussion
Resultatet diskuteras i olika avsnitt i förhållande till tidigare forskning.
6.2.1 Undervisningens påverkan
Av resultatet framgår att elever i årskurs två inte fått någon specifik undervisning om vattnets
fasförändringar och att de till största del visar vardagliga föreställningar om fenomen. Vi kan
utifrån det slå fast att eleverna har utvecklat vardagsföreställningar om fenomen trots att de
inte fått någon undervisning. I enlighet med vad Vygotskij (2001) beskriver, konstaterar vi att
barn ständigt lär sig och tar till sig kunskaper från omvärlden. För att utveckla de vardagsföreställningar som eleverna har är vi eniga med Lindner (2007) om att de måste få naturvetenskaplig undervisning redan i de tidiga skolåren. Det är även nödvändigt för att eleverna
ska hinna nå kunskapskraven för årskurs sex eftersom begreppsutvecklingen som Vygotskij
(2001) beskriver är en process som tar lång tid. Eleverna har i flera fall uppnått djupare
förståelse än vad kunskapskraven för årskurs tre kräver samt visat intresse att utveckla sina
föreställningar. Eftersom kunskapskraven för årskurs tre och sex skiljer sig mycket från
varandra anser vi att eleverna bör få undervisning som siktar mot årskurs sex och ger mer
utmaning. Vygotskij (1978) skulle säga att en sådan undervisning gör att eleverna befinner sig
i den proximala utvecklingszonen.
Av resultatet framgår att eleverna i klass C har fått undervisning om vattnets uppbyggnad
medan klass D har fått undervisning om vattnets kretslopp. Det framgår inte om de har fått
undervisning om fasförändringar. Utifrån analysen kan vi konstatera att elevernas uttryck i
årskurs fyra befinner sig på en högre nivå än vad kunskapskraven för årskurs tre kräver. Att
uttrycken från eleverna i årskurs fyra är på väg att uppfylla kunskapskraven för årskurs sex
tror vi beror på att de har fått undervisning om vatten. Det kan även som Eskilsson (2001)
beskriver, bero på att eleverna har fått tillräckligt mycket vardaglig erfarenhet av fenomen att
de klarar av att koppla dem till olika naturvetenskapliga fenomen. Eleverna visade både
vardagliga och vetenskapliga föreställningar då de uttryckte både vardagliga och naturvetenskapliga begrepp under intervjuerna. Vi kunde med andra ord i likhet med Lindner
(2007) konstatera att det är vanligt att dessa blandas innan fullständiga begrepp är utvecklade.
Vi anser som Osborne och Cosgrove (1983) beskriver att undervisningen måste utgå från
elevernas föreställningar för att de ska kunna förändras på ett önskvärt sätt. Vi tror även att
det är gynnsamt för eleverna om undervisningen tar till vara på deras tidigare erfarenheter.
Eleverna i årskurs fyra har djupare förståelse för vattnets fasförändringar än eleverna i årskurs
två. Detta beror med största sannolikhet på att årskurs två inte fått någon undervisning om
vatten. Undervisningen eleverna i årskurs fyra har fått har troligen förändrat och utvecklat
23
deras vardagliga föreställningar om fenomen till mer naturvetenskapliga. Vi kan dock se att
vardagliga föreställningar fortfarande finns kvar hos eleverna i årskurs fyra precis som
Osborne och Cosgrove (1983) beskriver. För att eleverna ska kunna förena deras föreställningar med ny kunskap krävs ännu mer undervisning. Kunskapskraven för årskurs tre är
låga i förhållande till de i årskurs sex då de går från att uttrycka vattnets egenskaper med
vardagliga begrepp till att använda naturvetenskapliga förklaringar. Det tror vi kan medföra
att lärare för årskurserna ett till tre begränsar sin undervisning om vatten till att endast gälla
undervisning om experiment och de tre faserna på makronivå. I det centrala innehållet
framhävs att vattnets tre former och övergångarna där emellan ska finnas med i
undervisningen för årskurs ett till tre (Skolverket, 2011). Vattnets uppbyggnad nämns inte
men finns med i kunskapskraven för årskurs sex. Detta tror vi kan medföra att
molekylbegreppet inte introduceras förrän i årskurs fyra vilket i sin tur kan medföra att
eleverna inte hinner utveckla begreppen ordentligt för att nå upp till kunskapskraven i årskurs
sex. Det eftersom begreppsutvecklingen är en lång process och kräver mycket tid. Vi tror det
kan vara en bra idé att, precis som Holgersson och Löfgren (2004) beskriver, introducera ett
förenklat molekylbegrepp redan från årskurs ett.
6.2.2 Elevernas egna iakttagelser
Precis som Eskilsson (2001) och Lindner (2007) belyser har vi sett att det är vanligt att elever
utgår från egna erfarenheter när de förklarar fenomen. Eleverna i årskurs fyra uttrycker ofta
samband mellan egna erfarenheter och naturvetenskapliga fenomen. En grupp i klass D
förklarar att det bildas kondens ”om man duschar väldigt varmt och väldigt länge då kommer
det på speglarna, då är det ånga”. Här utgår gruppen från sina tidigare erfarenheter av att
duscha för att förklara processen kondensation. Bland eleverna i årskurs två har vi sett att det
inte är lika vanligt att de utgår från sina tidigare erfarenheter när de förklarar naturvetenskapliga fenomen, men det förekommer vid processerna stelning och smältning. Där
kopplar de sina erfarenheter av kyla och värme till fenomenen. Att just stelning och smältning
är lätta för elever att koppla till egna iakttagelser tror vi beror på att det är något så vardagligt
för dem eftersom det sker naturligt under året. Att eleverna bor i en kommun i Norrbotten där
vintern är kall kan också vara en orsak.
6.2.3 Vattnets uppbyggnad
En grupp i årskurs två nämner den kemiska beteckningen för vatten trots att de inte fått någon
undervisning om vatten. Vi tror att eleverna fått begreppet från någon annan i deras
omgivning, äldre syskon eller barnprogram. Det kan även vara så att läraren någon gång har
nämnt den kemiska beteckningen men inte reflekterat över att det varit undervisning om
vatten. Gruppen kan inte förklara vad H2O är utan säger att det är ett annat namn för vatten.
Det kan kanske vara så att de har hört ordet i samband med vatten.
Lindner (2007) beskriver att elever i tidig skolålder gärna använder ordet molekyl när de
förklarar naturvetenskapliga fenomen, detta var dock inget vi uppmärksammade i vår studie.
Tre grupper i årskurs två uttryckte att vatten består av vattenmolekyler men ingen använde
molekylbegreppet i sina förklaringar. Det var endast när vi frågade vad vatten består av som
de tre grupperna pratade om molekyler. Detta tror vi har att göra med att eleverna inte fått
någon undervisning om vattnets uppbyggnad och helt enkelt inte har något molekylbegrepp
att återgå till. Fyra grupper i årskurs fyra uttryckte att vatten består av väte och syre när vi
frågade vad det bestod av, men pratade inte mer om det i resten av intervjun. Grupperna pratar
även om vattnets uppbyggnad på mikronivå som ”små, små, små mojokslar”. Det tolkar vi
24
som att eleverna har börjat utveckla ett molekylbegrepp. Att grupperna pratar om väte och
syre men inte använder ett molekylbegrepp för att förklara fasförändringar tror vi kan bero på
att eleverna fått undervisning om vattnets uppbyggnad men inte om fasförändringar på
mikronivå. Det kan också bero på att de inte ansåg att molekylbegreppet var nödvändigt att
använda, precis som Holgersson och Löfgren (2004) uppmärksammade i sin studie.
6.2.4 Smältning och stelning
Eleverna i årskurs två uttrycker endast vardagliga begrepp i sina förklaringar av processen
stelning. I årskurs fyra finns det två grupper som uttrycker att något stelnar, alla andra
uttrycker det vardagliga begreppet fryser. Båda årskurserna pratar om smältning och stelning
på makronivå. Vi tror precis som Lindner (2007) att det kan vara en följd av att de inte har utvecklat något molekylbegrepp. Det kan vara lättare för eleverna att förklara ett fenomen om
de innehar ett sådant. Vad gäller stelning har vi inte uppmärksammat att någon grupp uppfattade vatten och is som två olika ämnen som Eskilsson (2001) påstod var vanligt.
6.2.5 Kokning, kondensation och avdunstning
Alla grupper i årskurs två uttryckte att vatten blir varmt i vattenkokaren, men bara tre av sex
grupper uttryckte att vattnet kokar. Vi tror att fler grupper hade uttryckt begreppet kokar om
vi använt en kastrull istället för en vattenkokare, eftersom det troligen är en mer vardaglig
erfarenhet. En kastrull ger även eleverna större möjlighet att tydligt se att vattnet kokar. Det
var inte alla grupper som uttryckte att det var en vattenkokare utan det förekom även andra
slags kokare i deras uttryck, som till exempel tekokare. Detta kan medföra att grupperna inte
ansåg det nödvändigt att uttrycka begreppet koka då de redan sagt att det var en kokare. Vi
jämför detta med Holgersson och Löfgrens (2004) slutsatser om att elever inte alltid använder
naturvetenskapliga begrepp i vardagliga situationer.
För att förklara processen kondensation var det två grupper i årskurs två som använde kyla i
sina förklaringar och en grupp ånga. Det var tre grupper som inte gav något svar alls när vi
frågade hur det kom sig att det blev imma i skålen. Detta kan jämföras med Löfgrens och
Helldéns (2005) forskning där de kom fram till att elever i åldern sex till sju år nästan aldrig
har förklaringar till hur kondens uppstår utan att det är mer vanligt vid nio års ålder. De menar
att elever i tidiga skolår oftast använder värme i sina förklaringar. Detta stämde inte i vår
studie där istället kyla förekom som en förklaring bland eleverna i årskurs två. En möjlig
förklaring till det kan vara att eleverna relaterar uppkomsten av kondens till att glasskålen var
kall. Det kan även vara så att eleverna uppmärksammat kondens när det varit kallt ute, till
exempel på bilrutan. I årskurs fyra i vår studie var det endast en grupp som inte kunde ge
någon förklaring till varför det uppkom kondens. Fyra grupper angav varmt vatten och ånga i
sina förklaringar och en grupp ansåg att kondensen uppstod eftersom ångan blivit kall.
Återigen avviker vårt resultat med Löfgrens och Helldéns (2005). En anledning kan vara att
eleverna i årskurs fyra har hunnit gå vidare från att använda värme och luft i sina förklaringar
till att använda varmt vatten och ånga. En grupp har utvecklat en enligt naturvetenskapen
korrekt förklaring till varför det bildas kondens.
I årskurs två benämndes kondensen i skålen som imma av tre grupper och som dimma av de
andra tre. Att båda begreppen förekom tror vi kan bero på att både orden i sig och deras
innebörd är så pass lika att det är svårt att skilja dem åt. Båda begreppen är vardagliga då
imma används för att beskriva kondens och dimma för att beskriva samlad vattenånga i luften.
Eleverna har troligtvis hört båda begreppen av andra i sin omgivning och relaterar de
25
erfarenheterna till kondens. Därmed är vårt resultat likt flertalet andra studier, däribland
Löfgrens och Helldéns (2005). I årskurs fyra använder fyra grupper begreppet imma och två
grupper begreppet dimma för att benämna kondensen. Det är i och med det fler grupper i
årskurs fyra än i årskurs två som uttrycker begreppet imma. Vi tror att det kan bero på att
eleverna i årskurs fyra fått fler erfarenheter att utgå ifrån när de utvecklat de vardagliga
begreppen.
I vår studie har vi precis som Löfgren och Helldén (2005) uppmärksammat att elever har
lättare att relatera vattenånga till vatten som kokar än något som avdunstar utan energitillförsel. I årskurs två uttrycker fyra grupper att det kommer ånga när vattnet kokar men
ingen gör det när vattnet från byxan avdunstar. En grupp uttrycker däremot att vattnet åker ut i
luften. I årskurs fyra uttrycker alla grupper att det kommer ånga när vattnet kokar men endast
tre när vattnet från byxan avdunstar. Vi kan därmed se skillnad mellan årskurs två och fyra
där grupperna har fler utvecklade begrepp samt har en mer generell förståelse för vattenånga
då de kan använda den i fler sammanhang. Vi anser dock att deras begreppsförståelse inte är
fullt utvecklad då de inte använder molekylbegreppet i sina förklaringar. Det är möjligt att
grupperna i årskurs två relaterar ånga till något de kan se eftersom de nämner ånga vid
kokning men inte när det avdunstar från byxan, men i våra intervjuer är detta inget som
uttrycks. I likhet med tidigare forskning, bland annat Bar (1989) och Löfgren och Helldén
(2005) kan vi se att ånga är den av vattnets former som är svårast för elever i tidiga skolår att
förhålla sig till.
Eleverna i årskurs två har svårt att förklara var vattnet på våra byxor tar vägen när det torkar.
Vi kan i likhet med Bar (1989) se att det är vanligt att elever uttrycker att det åker in i
materialet, i vårt fall fem av sex grupper. Eleverna i årskurs fyra har fortfarande svårt att
förklara var vattnet tar vägen men där kunde vi se att fyra av sex grupper uttrycker att vattnet
åker ut i luften, även detta resultat i likhet med Bar (1989). Han menar att föreställningen att
vattnet åker ut i luften utvecklas efter årskurs två. Tre grupper i årskurs fyra uttrycker
begreppet avdunstning i samband med att byxan har torkat men kan inte på mikronivå
förklara vad det innebär. Grupperna säger att vatten som avdunstar blir vattenånga i luften.
Att de inte kan förklara processen på mikronivå tror vi beror på att de inte hunnit utveckla ett
molekylbegrepp. Vi ser likheter mellan vår och Löfgrens (2009) studie där hon
uppmärksammade att förståelse för ett begrepp kan kräva förståelse för ett relaterat begrepp. I
detta fall skulle grupperna behövt ett molekylbegrepp för att kunna förklara avdunstning.
Därmed anser vi precis som Vygotskij (2001) och Harlen (1998) att begrepp inte är
färdigutvecklade förrän de går att använda i olika sammanhang.
6.3 Avslutande reflektion och framtida forskning
Inför vårt kommande yrke som lärare har denna studie varit lärorik då vi fått möjlighet att
undersöka hur elever i årskurs två och fyra förstår fasförändringar. Vi har även fått ta del av
mycket forskning kring elevers lärande i naturvetenskap och hur viktigt det är med naturvetenskaplig undervisning i de tidiga skolåren. Det vi lärt oss kan gynna oss i vårt kommande
yrke då vi kommer göra vårt bästa för att få in så mycket naturvetenskap som möjligt i
undervisningen. Det kan även gynna oss då vi tillsammans med eleverna har fått uppleva fler
sätt att förstå fasförändringar. Det har utvecklat vår egen förståelse för naturvetenskapen. Att
vi fått erfara elevers olika sätta att förstå fasförändringar på har gjort att vi utvecklat vårt
intresse för att förändra dem i tidiga skolår.
26
Jämförelsen vi gjort, av hur elevernas uttryck förhöll sig till kursplanen, har gjort att vi fått
träning i att utgå från kursplanen i bedömning av elevers uttryck. Vilket är något vi kommer
göra ofta i vårt kommande yrke. I och med att vi analyserade kunskapskraven för både årskurs tre och sex har vi uppmärksammat den stora skillnaden dem emellan vilket gjort att vi
fått upp ögonen för hur viktigt det kan vara att blicka framåt i undervisningen. Då vi upptäckte att eleverna i årskurs två till stor del uppfyllt kunskapskraven för årskurs tre fick vi
ytterligare belägg för den stora skillnaden och vikten av att sikta framåt.
Under studien har vi blivit bättre på att intervjua elever vilket är positivt då det är något vi
kommer ha användning för i vårt kommande yrke. En bra intervjuteknik är bra för att ta reda
på elevers förkunskaper samt för att få dem att berätta hur de tänker. Vi har även utvecklat vår
förmåga att förstå och tolka intervjuer.
Studien visar att elever i årskurs två och fyra inte använder molekylbegreppet för att förklara
fasförändringar. Med tanke på att eleverna ska använda molekylbegreppet enligt kunskapskraven för årskurs sex skulle det vara intressant med en longitudinell studie som undersöker
vilken betydelse en tidig introduktion av ett förenklat molekylbegrepp har för att eleverna ska
nå kraven i årskurs sex.
27
Referenslista
Alexandersson, M. (1994). Metod och medvetande. Diss. Göteborg : Univ.. Göteborg.
Backman, J. (2008). Rapporter och uppsatser. (2., uppdaterade [och utök.]. uppl.) Lund:
Studentlitteratur.
Bar, V. (1989). Children's views about the water cycle. Science Education, 73(4), 48-500.
Dalen, M. (2008). Intervju som metod. (1. uppl.) Malmö: Gleerups utbildning.
Dimenäs, J. (2001). Innehåll och interaktion: om elevers lärande i naturvetenskaplig
undervisning. Avh. Göteborg : Univ., 2001. Göteborg.
Doverborg, E. & Pramling Samuelsson, I. (2000). Att förstå barns tankar: metodik för
barnintervjuer. (3., [omarb.] uppl.) Stockholm: Liber.
Eskilsson, O. (2001). En longitudinell studie av 10-12-åringars förståelse av materiens
förändringar. Diss. Göteborg : Univ., 2001. Göteborg.
Harlen, W. (1998). Teaching for Understanding in Pre-Secondary Science. I K. G. Tobin & B.
J. Fraser, red.: International Handbook of Science Education I (s.183-197). Dordrecht: Kluwer
Academic Publishers.
Harlen, W. (2000). The teaching of science in primary schools. (3. ed.) London: David Fulton.
Hodson, D. (1998). Teaching and learning science: towards a personalized approach.
Buckingham: Open University Press
Holgersson, I. & Löfgren, L. (2004). A long-term study of students' explanations of
transformations of matter Canadian Journal of Science, Mathematics and Technology
Education, 4(1), 77-96.
Hwang, P. & Nilsson, B. (2003). Utvecklingspsykologi. (2., rev. uppl.) Stockholm: Natur och
kultur.
Kvale, S. & Brinkmann, S. (2009). Den kvalitativa forskningsintervjun. (2. uppl.) Lund:
Studentlitteratur.
Larsson, S. (1986). Kvalitativ analys: exemplet fenomenografi. Lund: Studentlitteratur.
Lindner, A. (2007). Avdunstning och molekyler: en longitudinell studie av hur
grundskoleelever utvecklar sina uppfattningar om avdunstningsfenomen. Licentiatavhandling
(sammanfattning) Kalmar: Högskolan i Kalmar.
Löfgren, L. (2009). Everything has its processes, one could say: a longitudinal study
following students' ideas about transformations of matter from age 7 to 16. Diss.
(sammanfattning) Lund: Lunds universitet.
28
Löfgren, L. & Helldén, G. (2005). Following Young Students’ Understanding of Three
Phenomena in which Transformations of Matter Occur. International Journal of Science and
Mathematics Education. 6(3), 481-504.
Osborne, R. & Cosgrove, M. (1983). Children's Conceptions of the Change of State of Water.
Journal of Research in Science Teaching, 20(9), 825-838
Patel, R. & Davidson, B. (2003). Forskningsmetodikens grunder: att planera, genomföra och
rapportera en undersökning. (3., [uppdaterade] uppl.) Lund: Studentlitteratur.
Pedersen, S. (1992). Om elevers förståelse av naturvetenskapliga förklaringar och biologiska
sammanhang: [Students' understanding of scientific explanations in relation to biological
contexts]. Diss. Stockholm: Univ.. Stockholm.
Piaget, J. (1976). Framtidens skola: att förstå är att upptäcka. Stockholm: Forum.
Sjøberg, S. (2010). Naturvetenskap som allmänbildning: en kritisk ämnesdidaktik. (3., rev.
uppl.) Lund: Studentlitteratur.
Sundberg, L. (1994). Samtal i skolan: en bok om samtalsarbete för personal i skolan. Solna:
Ekelund.
Skolverket (2011). Läroplan för grundskolan, förskoleklassen och fritidshemmet 2011.
Stockholm: Skolverket.
Trost, J. (2005). Kvalitativa intervjuer. (3. uppl.) Lund: Studentlitteratur.
Trost, J. & Hultåker, O. (2007). Enkätboken. (3., [rev. och utök.] uppl.) Lund:
Studentlitteratur.
Vetenskapsrådet (2002). Forskningsetiska principer inom humanistisksamhällsvetenskaplig
forskning . Stockholm; Vetenskapsrådet: Vällingby; Elanders Gotab.
Vygotskij, L.S. (1978). Mind in society: the development of higher psychological processes.
Cambridge, Mass.: Harvard U.P..
Vygotskij, L.S. (2001). Tänkande och språk. Göteborg: Daidalos.
Elektroniska resurser
Svenska akademiens ordlista. (2011). Partiklar. Hämtat från:
http://www.svenskaakademien.se/svenska_spraket/svenska_akademiens_ordlista/saol_pa_nat
et/ordlista (läst 2011-12-31).
29
Bilaga 1
Hej föräldrar!
Vi är två lärarstudenter som skriver vårt examensarbete och ska ta examen i
januari 2012. I vårt examensarbete ska vi undersöka elevers förståelse för
vattnets fasförändringar i förhållande till kursplanen och jämföra elevgruppens
kunskaper mellan år två och fyra. Vi kommer att intervjua elever i grupper och
önskar därmed att få ert medgivande att ert barn får medverka i undersökningen.
Vi kommer att spela in intervjuerna för att kunna återgå till dem i vår analys. I
vårt examensarbete kommer eleverna och skolan att vara anonym.
Jag godkänner härmed att mitt barn får delta i undersökningen:
Barnets namn:___________________________
Skola:_________________________________________ Klass:______
Målsmans underskrift:____________________________
Lämna in till ditt barns lärare så fort som möjligt.
Tack på förhand!
Emilia Stålnacke och Malin Matti
Vid frågor kontakta oss på:
[email protected] eller [email protected]
30
Bilaga 2
Intervju med lärare för årskurs två och fyra
Hur länge har du haft denna elevgrupp?
Har du eller någon annan lärare undervisat om fasförändringar för denna elevgrupp?
Hur har undervisningen gått till?
Hur tänkte du när du la upp undervisningen på det sättet?
Vad var syftet med undervisningen?
31
Bilaga 3
Intervju med elever i årskurs två och fyra
Vi blöter våra byxor
Vad kommer hända med våra blöta byxor om ett tag?
Visar eleverna den frysta flaskan, flaskan med vatten och en isbit i ett glas
Vad är det här?
Vad är is?
Vad är/består vatten (av)?
Vart mer finns vatten?
Hur har det blivit is i den frysta flaskan?
Vad kommer hända med isbiten i glaset om vi låter den vara där ett tag?
Tar fram vattenkokaren och kokar vatten
Vad tror ni kommer hända när vi slår på denna?
Vad händer?
Vad är det som kommer ut från vattenkokaren?
Vart tar det vägen?
Tar fram en glasskål och sätter över vattenkokaren
Vad tror ni kommer hända om vi sätter glasskålen över vattenkokaren?
Vad händer?
Vad är detta (visar imman i skålen)?
Hur kom imman på skålen?
Vart mer kan du se detta?
Låter eleverna känna på det fuktiga glaset
Hur känns det?
Visar isbiten i glaset
Vad har hänt med isbiten?
Hur ska vi göra om vi själva vill göra is?
Vad händer när det blir is?
Tittar på byxan vi sprutade vatten på
Vad har hänt med den blöta byxan?
32