Skogen som ämnesövergripande tema

Skogen som
ämnesövergripande tema
För en hållbar och ljusnande framtid
Malin Wohlert
Institutionen för matematikämnets och naturvetenskapsämnenas
didaktik
Självständigt arbete på avancerad nivå, UM9100, 15 hp
Kompletterande pedagogisk utbildning (KPU) 90 hp
Vårterminen 2016
Handledare: Auli Arvola Orlander
Examinator: Karim Hamza
English title: The forest as a thematic cross-disciplinary approach –
in order to achieve a sustainable and bright future
Skogen som ämnesövergripande
tema
För en hållbar och ljusnande framtid
Malin Wohlert
Sammanfattning
I denna uppsats undersöks möjligheterna att införa skogen som ett ämnesövergripande tema inom
ramen för gymnasieskolans naturvetenskapliga program. Det föreslagna arbetssättet innehåller
utomhusundervisning såväl som klassrumsbaserad undervisning. Ämnena som ingår i arbetssättet är i
detta förslag biologi, kemi och fysik. Fokus på det ämnesövergripande ligger därför på
naturvetenskapens karaktär och arbetssätt, något som dessa ämnen har som gemensamt centralt
innehåll. Med temat skogen ges möjlighet att se skogen både ur ett biologiskt perspektiv, som
ekosystem och viktig pusselbit i kolcykeln men också som naturresurs och råmaterial för trä, pappersoch massaindustri såväl som för avancerad materialutveckling av nya material från trä.
Nyckelord
skog, naturvetenskap, tematiskt arbetssätt, ämnesövergripande, utomhuspedagogik
Innehållsförteckning
Inledning ............................................................................................................................................ 1 Skolans styrdokument ............................................................................................................................. 2 Skolans uppdrag och övergripande mål .......................................................................................................... 2 Ämnesplaner Fysik/Kemi/Biologi ..................................................................................................................... 2 Teoretiska utgångspunkter .................................................................................................................... 4 Ämnesövergripande arbetssätt ........................................................................................................................... 4 Tematisk undervisning ........................................................................................................................................... 5 Utomhuspedagogik ................................................................................................................................................... 5 Kunskapsemfaser ...................................................................................................................................................... 6 Naturvetenskapens karaktär ................................................................................................................................ 7 Skogen och naturvetenskapens karaktär ........................................................................................................ 7 Syfte ...................................................................................................................................................... 8 Avgränsning och frågeställningar ........................................................................................................ 8 Resultat – Tema skogen ................................................................................................................. 9 Utomhusundervisning .............................................................................................................................. 9 Aktivitet: Analysera er skog .................................................................................................................................. 9 Naturvetenskapens karaktär .............................................................................................................. 10 Aktivitet: Diskussionsuppgift om pappersindustrin ............................................................................... 10 Aktivitet: Undersök trädets funktion i levande form och som material ......................................... 11 Aktivitet: Undersökande laboration ............................................................................................................... 11 Aktivitet: Nya material från skogen – nanocellulosa .............................................................................. 11 Diskussion ...................................................................................................................................... 12 Återkoppling till frågeställningar ..................................................................................................... 12 Skogen, hållbarheten, biologin och relationen till fysik och kemi ......................................... 13 Relevans för undervisning och lärande ........................................................................................... 13 Förslag på fortsatta studier ................................................................................................................. 13 Referenser ...................................................................................................................................... 14 Inledning
Skogen fyller många funktioner. Den är boplats för många djurarter, en rekreationsplats för
människor, en naturtillgång samt en viktig pusselbit i klimatfrågan tack vare sin förmåga att binda kol.
Skogen har länge spelat en betydande roll i Sverige. Här finns världens äldsta skogslagstiftning som
en följd utav att det redan på 1600-talet debatterades kring hur skogen borde skötas och vilka
produkter råvaran skulle användas till. Dåtidens produkter var främst trä som byggnadsmaterial samt
framställning av kol och tjära (Rydberg, 1990). Än idag pågår en debatt om hanteringen av vår
svenska skog där ekonomiska intressen ställs mot bevarande av mångfald och levande skog som
kolsänka (Götmark, 2015). Frågan om hur skogsbruk skall ske samt vilka prioriteringar som skall
göras är viktig för framtidens beslutfattare. För att de klokaste besluten skall fattas och nödvändig
teknologi skall utvecklas krävs en jämn tillströmning av naturvetenskapligt utbildad arbetskraft till all
skogsrelaterad verksamhet.
Under det senaste decenniet har svensk skogsindustri på grund av nedgångar satsat på forskning och
utveckling av nya material från skogsråvaran. Exempelvis har så kallad nanocellulosa fått mycket
uppmärksamhet. Nanocellulosa är nanometertunna fibriller från växtceller med låg densitet och
mycket goda mekaniska egenskaper, jämförbara med Kevlar (Moon, Martini, Nairn, Simonsen, &
Youngblood, 2011). Detta gör nanocellulosa till en attraktiv komponent vid design av nya material för
många tänkbara applikationer. Forskningsfältet har ökat kraftigt sedan de första publikationerna kring
år 2000 (Milanez, do Amaral, Lopes de Faria, & Rodrigues Gregolin, 2013).
För hundra år sedan var skogsplantering med klassen ett obligatoriskt moment i skolan (Skogen i
skolan, 2001). Idag, framförallt på gymnasienivå, förekommer skogen sparsamt i läro- och
ämnesplaner. Den svenska gymnasieskolans läroplan bär spår av olika strömningar inom synen på vad
som är viktig kunskap. En sådan inriktning på samhällelig nivå är den som framhåller social
effektivitet som målet för skolans utbildning. Urvalet grundas på ”vad en framtida samhällsmedborgare
behöver i termer av kunskaper, färdigheter och kompetenser för att medverka till samhällets
ekonomiska och sociala utveckling” (Wahlström, 2015). Ur en sådan synvinkel torde, åtminstone för
det svenska samhället, kunskaper om skogen som naturresurs och hur vi på bästa sätt kan använda den
för ett framtida hållbart samhälle väga tungt.
Jag har också i samtal med lärare i naturvetenskapliga ämnen på högstadier och gymnasier funnit
indikationer på en attityd att papperskemi, cellulosa och skogen inte är något framtidsområde. Då jag
berättat om min egen tidigare forskning, som handlade om att med atomistiska modeller och
datorsimuleringar studera cellulosastruktur och växelverkan med omgivningen för utveckling av
nanodesignade material baserade på cellulosa, fick jag utan undantag tveksamma reaktioner: “Ah,
cellulosa är inte så spännande” eller ”Cellulosaforskning? Inte så mycket kvar att göra där, va?” Min
förmodan är att detta tyder på okunskap om forskning på området och dess betydelse för
samhällsutvecklingen. Med denna uppsats hoppas jag kunna bidra till en förändrad och
framtidsinriktad syn på skogen och forskning kring densamma.
På högskole- och universitetsnivå har forskningen på området visserligen ökat under årens lopp men
på grund- och gymnasienivå har insatserna varit mer blygsamma. Branschorganisationen för massa-,
pappers- och den trämekaniska industrin, Skogsindustrierna, startade 1999 en satsning på att informera
och inspirera gymnasieelever i och med en branschdag som de kallar ”Framtidsresan”. Enligt
Y. Hägglund på Skogsindustrierna (personlig kommunikation, 8 mars 2016) har man har dock funnit
att intresset dalat med åren samt att satsningen visat sig vara mest populär i regioner där intresset
redan finns, med exempelvis ett stort pappers/massabruk i närheten. Engagemanget i
storstadsregionerna har dessutom varit marginellt.
Utgångspunkten för denna uppsats är att där finns, förutsatt att man framhåller kunskap som en grund
1
för social effektivitet, ett behov att medvetandegöra skogens roll i ett hållbart samhälle för svenska
gymnasieelever på naturvetenskapligt program då dessa ungdomar utgör en potentiell bas för
framtidens ingenjörer och naturvetare. Det är dessutom önskvärt att tidigt införa en helhetssyn på
skogsbruk, materialframställning och hållbarhet med både ekonomiska, tekniska och biologiska
aspekter. För att öka intresset hos elever i storstadsregionerna behöver man göra skogen till en
angelägenhet även för dem. Då traditionell skogsindustri så som pappers- och massaframställning har
etablerade teknologier och kanske inte framstår som högteknologiska är det också av vikt att visa
framtidens naturvetare att ett stort område på tillväxt är nya material från trä, då ofta med avancerad
teknologi såsom nanoteknik som grund.
Ett sätt att skapa mening i det stora område av kunskaper som skogsbruk och materialutveckling
kräver är att arbeta ämnesövergripande och tematiskt kring skogen. I denna uppsats undersöks
förutsättningarna att inom ramen för gymnasieskolans naturvetenskapliga program arbeta
ämnesövergripande och tematiskt kring skog och då framförallt med avseende på träd som naturresurs.
Skolans styrdokument
Enligt Skollagen (SFS 2010:800) skall de nationella gymnasieprogrammen följa de ramar som
gymnasieskolans läroplan utgör. Varje ämne har dessutom en ämnesplan att hålla sig till; på
Naturvetenskapsprogrammet hör 350 av totalt 450 programgemensamma poäng till ämnena fysik
(Fysik 1a, 150 p), kemi (Kemi 1, 100 p) och biologi (Biologi 1, 100 p). Här analyseras innehållet i
såväl läroplan såsom respektive ämnesplan med fokus på hur detta kan relateras till temat skogen med
ett ämnesövergripande arbetssätt.
Skolans uppdrag och övergripande mål
Vad syftar gymnasieutbildningen till? I läroplanen (Skolverket, 2011a) formuleras detta som att
”huvuduppgiften för gymnasieskolan är att förmedla kunskaper och skapa förutsättningar för att
eleverna ska tillägna sig och utveckla kunskaper. Utbildningen ska främja elevernas utveckling till
ansvarskännande människor som aktivt deltar i och utvecklar yrkes- och samhällslivet” (s. 6).
Vidare står där att ”Miljöperspektivet i undervisningen ska ge eleverna insikter så att de kan dels själva
medverka till att hindra skadlig miljöpåverkan, dels skaffa sig ett personligt förhållningssätt till de
övergripande och globala miljöfrågorna. Undervisningen ska belysa hur samhällets funktioner och vårt
sätt att leva och arbeta kan anpassas för att skapa hållbar utveckling” (s. 7).
Dessa uppdrag och övergripande mål kan direkt relateras till människans relation och förhållningssätt
till skogen. Exempelvis kan eleven genom sin framtida yrkesutövning inom akademi eller industri,
eller i rollen som samhällsmedborgare, på ett ansvarsfullt sätt vara med och fatta beslut om hur den
svenska skogen skall användas på bästa sätt där beslut angående användande av skogsråvara sätts i
relation till hållbar utveckling. Eleven är troligen redan konsument av skogsprodukter och kan genom
ökad kunskap bli mer medveten i sina produktval och privata konsumtion.
Ämnesplaner Fysik/Kemi/Biologi
Ämnesplanerna för Fysik 1, Kemi 1 och Biologi 1 (Skolverket, 2011b) har flera gemensamma
nämnare. Varje ämnesplan innehåller ett antal förmågor som eleverna inom ramen för ämnet skall ges
möjlighet att utveckla, samt specificerat centralt innehåll för respektive kurs. De naturvetenskapliga
ämnena, fysik (fy), kemi (ke) och biologi (bi), är visserligen skilda discipliner men syftar alla till att
försöka beskriva och förklara naturens olika fenomen. Förmågorna i läroplanen är därför liknande
inom de olika ämnena. All naturvetenskaplig verksamhet kräver förmåga att planera och genomföra
experimentella studier samt att relatera dessa till samhällsfrågor och kunna kommunicera kring dem.
2
Naturvetenskapens karaktär och arbetssätt
En annan gemensam nämnare är det centrala innehållet ”Naturvetenskapens karaktär och arbetssätt”
(Skolverket, 2011b). Detta är en utav fyra (bi) eller fem (fy/ke) huvudrubriker i det centrala innehållet
i kursplanerna och handlar dels om experimentellt arbete samt användandet av modeller och teorier
men också om tillämpning av resultat i samhällsfrågor. Den mest centrala punkten för arbete med
tema skogen av de åtta innehållspunkterna under denna rubrik är ”Ställningstagande i samhällsfrågor
utifrån fysikaliska/biologiska/kemiska förklaringsmodeller, till exempel frågor om hållbar utveckling”
(Skolverket, 2011b). För att nå ställningstagandet berörs med fördel även punkterna kring
experimentellt arbete, modeller och teorier sant analys (Skolverket, 2011b).
Med ett ämnesövergripande fokus på naturvetenskapens karaktär och arbetssätt relaterat till skogen
kan man å ena sidan fokusera på skogs- och pappersindustrins utveckling historiskt sett och å andra
sidan arbeta undersökande och experimentellt med den levande skogen, trämaterialets egenskaper
och/eller pappers- och massaprodukter.
Ämnesspecifikt centralt innehåll relaterat till skog, skogsråvara eller material från skogen
Även om det ämnesövergripande arbetet främst relaterar till naturvetenskapens karaktär och arbetssätt
finns också ett antal ämnesspecifika punkter i respektive ämnesinnehåll som kan beröras inom temat
skogen. Här följer en genomgång av möjliga beröringspunkter för respektive ämne.
Inom Fysik 1a är det framförallt energiresonemanget, där skogen kan betraktas som en energikälla,
samt omvandlingar av denna energi som kopplar direkt till det centrala innehållet:
•
•
•
Arbete, effekt, potentiell energi och rörelseenergi för att beskriva olika energiformer: mekanisk,
termisk, elektrisk och kemisk energi samt strålnings- och kärnenergi.
Energiprincipen, entropi och verkningsgrad för att beskriva energiomvandling, energikvalitet
och energilagring.
Energiresurser och energianvändning för ett hållbart samhälle. (Skolverket, 2011b)
I Kemi 1 är det innehållsspecifikationerna kring materia och kemisk bindning som ligger nära
tillhands att koppla till. Träden består av organisk materia och det är relevant att gå in på
uppbyggnaden samt kemisk bindning inom de olika ämnena:
•
•
Modeller och teorier för materiens uppbyggnad och klassificering.
Kemisk bindning och dess inverkan på till exempel förekomst, egenskaper och
användningsområden för organiska och oorganiska ämnen. (Skolverket, 2011b)
Ur ett vidare perspektiv går det att koppla andra delar av innehållet till skogen. Skogsindustrierna har
tagit fram stödmaterial för detta ändamål (Skogsindustrierna, 2015a).
Slutligen, i kursen Biologi 1 finns även där naturliga kopplingar mellan skogen och det centrala
innehållet. Biologiämnet är det naturvetenskapliga ämne som mest explicit inkluderar skogen, i dess
levande form som ekosystem. Till viss del tar man upp människans användning av skogen, men
kopplingen till material eller energikälla gör sig kanske bäst i kombination med kemi och/eller fysik.
Skogen ingår i avsnittet om ekologi och följande punkter är tänkta att ingå:
•
•
•
•
Ekosystemens struktur och dynamik. Energiflöden och kretslopp av materia samt
ekosystemtjänster.
Naturliga och av människan orsakade störningar i ekosystem med koppling till frågor om
bärkraft och biologisk mångfald.
Populationers storlek, samhällens artrikedom och artsammansättning samt faktorer som
påverkar detta.
Ekologiskt hållbar utveckling lokalt och globalt samt olika sätt att bidra till detta. (Skolverket, 2011b)
3
Sammanfattningsvis ser vi att framförallt inom biologiämnet är innehållet kopplat till skogen och då
främst i dess levande form med aspekter på ekosystem, mångfald och människans påverkan av dessa.
Inom fysik- och kemiämnena finns det också potential att ta in skogen som tema och få bitar av det
centrala innehållet tillgodosett. Energiresonemanget kan med fördel tas upp inom samtliga ämnen.
Teoretiska utgångspunkter
Inom detta avsnitt presenteras tidigare forskning och teoretiska utgångspunkter kring
ämnesövergripande och tematiskt arbetssätt, utomhuspedagogik samt koppling till kunskapsemfaser
och då framförallt naturvetenskapens karaktär.
Ämnesövergripande arbetssätt
Inom aktuell litteratur är det tydligt att termen ”ämnesövergripande” har olika betydelse beroende på
användare. Begreppet har många närliggande varianter såsom ämnessamverkan, ämnesintegrerad
undervisning, interdisciplinär med mera (Bursjöö, 2015). Betydelsen av begreppet
”ämnesövergripande arbetssätt” i denna uppsats är en strävan att skapa en helhet i undervisningen
genom att beröra samma innehåll från flera olika ämnesmässiga perspektiv. Ämnena integreras inte
utan behålls separerade med den gemensamma nämnaren skogen.
Bara genom att fråga en fysiker, en kemist och en biolog, samtliga verksamma inom
materialutveckling av nya material från trä, vad ett träd är blir det tydligt hur de olika
ämnesinriktningarna avspeglas i deras respektive beskrivningar (G. Henriksson, M. Lawoko & J.
Wohlert, personlig kommunikation, 13 juni 2016). Då biologen ser trädet som ”…en vedartad växt.
Vad är då det? Jo, vedartade växter skiljer sig från örter” betraktar kemisten trädet med avseende på
dess kemiska sammansättning och funktionalitet ”It consists of an assembly of cellulose, a linear
polymer connected by glycosidic bonds, and has plenty of hydroxyl functionality”. Fysikerns
perspektiv på trädet är med fokus på dess fysikaliska transportfunktioner: ”Ett träd är framför allt ett
fascinerande transportsystem - den perfekta lösningen på problemet hur man både skall kunna hämta
vatten och näringsämnen ur jorden och samtidigt maximera det instrålade solljuset.” Naturligtvis är ett
träd allt detta samtidigt, och för att vi skall kunna se helheten och samtala över ämnesdisciplinerna
krävs en gemensam förståelsegrund och ett gemensamt språk. Genom att introducera en vana till
ämnesövergripande samarbeten inom de olika naturvetenskapliga grenarna tror jag eleverna har
mycket vunnet då de ställs inför liknande situationer i framtiden.
Ämnesövergripande undervisning har i någon mening funnits längre än skolan själv, då
bondesamhällets lärande knappast var ämnesindelat (Krantz & Persson, 2001). Som pedagogisk idé
blommade detta undervisningssätt upp efter andra världskriget som en motreaktion mot nazismen,
men tio år senare uppkom stor efterfrågan på ämnesexperter inom olika områden och
ämnesuppdelningen kom att ta över igen (Krantz & Persson, 2001). Förespråkarna hävdar att
ämnesövergripande undervisning hjälper eleverna att se helhet, att koppla samman centrala begrepp
och att den gör eleverna mer motiverade i skolan. De menar också att detta arbetssätt är förankrat i
psykologin och lärandeteorier såsom konstruktivismen (Czerniak, 2007). Kritikerna vidhåller att den
traditionella ämnesuppdelningen är ett kraftfullt sätt att organisera och strukturera kunskap. Man
fruktar här att en sammanslagning av ämnesdiscipliner skulle resultera i en förlust av viktiga
filosofiska, metodologiska och historiska ämnesskillnader (Czerniak, 2007).
Konflikten mellan vad som är viktigast – detaljerad kunskap eller övergripande förståelse – är idag
synlig i styrdokumenten för den svenska skolan. I gymnasieskolans övergripande mål finner man att
eleverna skall ges möjlighet till ämnesfördjupning men samtidigt att de skall arbeta
ämnesövergripande (Skolverket, 2011a). Till vilken utsträckning dagens gymnasieskolor verkligen
arbetar ämnesövergripande är inte helt klart, men i en studie av lärares syn på arbetssättet var
4
majoriteten av lärarna (52 %) positivt inställda och uppgav att de oftast eller i stort sett alltid arbetar
ämnesövergripande (Andersson & Bengtsson, 2009). Vissa lärare i de högre årskurserna kan vara
kritiska till ett ämnesövergripande arbetssätt då de upplever att detta hindrar dem att utveckla sitt ämne
(Bursjöö, 2015). Bursjöö menar också att ämnesövergripande samarbete generellt framhålls som
eftersträvansvärt men att det samtidigt är utmanande vad gäller tidsplanering och förberedelser. En
annan begränsande faktor är ämnesplanerna. Då exempelvis språk går att kombinera med nästan vad
som helst, har de naturvetenskapliga ämnena det svårare att kombinera sina respektive centrala
innehåll. ”Lärare menar här att det inom naturämneskurserna inte finns lika mycket utrymme för
ämnesövergripande arbete som inom till exempel engelskkurserna” (Lundh, 2013) .
Tematisk undervisning
Tematisk undervisning har sitt ursprung pedagogiska idéer från Henriette Schrader-Breymanns
pedagogiska idéer (Doverborg & Pramling, 1991). I sitt arbete inom förskolan införde hon en
”Monatsgegenstand”, en ”arbetsmedelpunkt” runt vilket verksamheten kretsade under en månads tid.
Pedagogiken vidareutvecklades på 1930-talet av Elsa Köhler som menade att temat för arbetet skulle
vara verklighetsanknutet samt helst vara sprunget ur barnens egna intressen och initiativ. Begreppet
”arbetsmedelpunkt” byttes då ut mot ”intressecentrum” (Doverborg & Pramling, 1991).
Litteratur om tematiskt arbete riktar sig oftast till undervisning för yngre åldrar (Nilsson, Wagner, &
Rydstav, 2008). Tematisk undervisning kan ske inom ett ämne eller ämnesövergripande och ett flertal
exempel går att finna hur man arbetat tematiskt i grundskolans tidigare år, exempelvis med tema
”Vatten och kretslopp” eller ”Samhället” (Nilsson et al., 2008). Även internationellt finns gott om
exempel på tematisk undervisning. Skolan Mission Hill i Boston, USA tillämpar detta arbetssätt där
hela skolan arbetat tematiskt under tremånaderscykler sedan 1997 och man ser stora möjligheter till
differentiering, elevinflytande och variation i undervisningen (Meier, Knoester & Clunis D’Andrea,
2015). Vad gäller synen på arbetssättet finns en mindre studie på pedagogers syn på tematisk
undervisning (Nilsson & Svensson, 2004). Här påvisades att lärare ser det som positivt att flera olika
sinnen tränas, att arbetssättet är stimulerande och omväxlande men, på samma sätt som för synen på
ämnesövergripande undervisning, krävande i form av tidsplanering och samverkan. En annan liknande
studie kring lärares attityder till tematisk undervisning gav även den en varierad bild där man fann att
lärare definierade begreppet olika och dessutom att det faktum att en lärare hade en positiv inställning
till tematisk undervisning inte nödvändigtvis betydde att hen arbetade mer med detta arbetssätt än en
mindre positivt inställd kollega (Holmström & Peiper, 2006).
Man kan också betrakta tematisk undervisning som undervisning med en viss kontext. I en fallstudie
av Vignouli, Hart, & Fry (2002) visade man dock att kontextbaserad fysikundervisning inte bara är av
godo. Läraren riskerar att känna sig låst vid den valda kontexten och eleverna riskerar att inte kunna
överföra sin tillägnade kunskap till andra kontexter.
I denna uppsats är temat skogen tänkt att fungera likt Schrader-Breymanns ”arbetsmedelpunkt”
(Doverborg & Pramling, 1991), som ett område kring vilket undervisningen inom ämnena fysik, kemi
och biologi kretsar under en längre tid. Då varje ämne undervisas separat är dock inte undervisningen
låst till detta tema utan anpassas så att det fungerar mer som illustrerande exempel.
Utomhuspedagogik
Likt ämnesövergripande undervisningssätt finns indikationer att även begreppet utomhuspedagogik är
vagt definierat och används på ett flertal olika sätt i litteraturen. Å ena sidan används begreppet
specifikt för undervisning om hur mark, skog och djurliv tas omhand, undervisning i friluftsliv med
camping, fiske och överlevnad i naturen, eller undervisning om hur vi bäst tar ansvar för vår känsliga
miljö (Hammerman, Hammerman, & Hammerman, 2001). Å andra sidan används begreppet
”utomhuspedagogik” av lärare i klassrummen i den mer allmänna betydelsen ”undervisning som äger
rum utomhus”.
5
Under senare år har flera länder kommit att visa ett ökat intresse för utomhusmiljöer som ett
komplement till klassrummen för lärande (Martin & Ho, 2009; Rickinson et al., 2004). Förespråkare
lyfter fram fördelarna med utomhuspedagogik. Förutom att ökad utomhusvistelse är bra ur
hälsosynpunkt finns fördelar ur ett lärandeperspektiv. Utomhusmiljön erbjuder möjligheter att kunna
gå mellan det konkreta och abstrakta och därmed göra undervisningen mer meningsfull. Detta är, likt
argumenten för ämnesövergripande undervisning, i linje med en konstruktivistisk syn på mänskligt
tänkande och lärande – att vi skapar helheter av det vi varseblir då vi fysiskt och begreppsligt
manipulerar omvärlden (Säljö, 2014). Då undervisningen förläggs utomhus ges möjlighet att undvika
klassrumsstereotypa situationer och läraren kan i stället lära sig med eleverna, vilket är effektivt för
elevernas lärande (Hammerman et al., 2001).
De allra flesta studier kring utomhuspedagogik är gjorda på klasser i lägre åldrar och många befattar
enbart klasser som vid enstaka tillfällen ägnar sig åt utomhuspedagogik. Fägerstam (2012) har dock
valt att studera effekten av regelbunden utomhuspedagogik under längre period för elever i
högstadieålder. Denna studie visade att eleverna var positivt inställda till utomhuspedagogiken och att
deras lust att lära ökade. Även lärarna i studien såg fördelar med arbetssättet men variationen i
användandet av den var stor då hinder i form av bristande självförtroende, att man inte anser att ämnet
passar för utomhusundervisning med mera.
Inom ett arbetssätt där skogen står i fokus är det inte svårt att motivera varför en del av undervisningen
bör förläggas utomhus. Ett besök i en skog med tillhörande insamlande av intryck, kan bidra med
andra värden än att se skogen som en rent ekonomisk tillgång. Att på plats kunna undersöka trädarter
och kanske även inkludera besök till olika instanser längsmed tillverkningskedjan (skogsavverkning,
sågverk, massa- och pappersproduktion t.ex.) kan också bidra till att skapa mening i undervisningen.
Kunskapsemfaser
Frågan ”Varför behöver vi lära oss detta?” är vanligt förekommande då elever ställs inför nytt innehåll
i ett ämne. Forskning inom de naturvetenskapliga ämnenas didaktik refererar ofta till Robert´s
kunskapsemfaser (Roberts, 1982) som en användbar taxonomi för att beskriva olika syften och
betoningar (emfaser) med undervisningen. Taxonomin utvecklades genom studier av styrdokument
och läroböcker inom naturvetenskaplig undervisning. Roberts (1982) identifierade sju olika
kunskapsemfaser, de är dock inte nödvändigtvis ömsesidigt uteslutande utan flera emfaser kan
framträda samtidigt. De sju emfaserna är:
1. Den säkra grunden (”Solid Foundation”)
2. Den rätta förklaringen (”Correct Explanation”)
3. Att kunna förklara själv (”Self as Explainer”)
4. Naturvetenskapen i vardagen (”Everyday Coping”)
5. Naturvetenskap och beslutsfattande (”Science, Technology and Decisions”)
6. Det naturvetenskapliga arbetssättet (”Scientific Skill Development”)
7. Naturvetenskapens karaktär (”Structure of Science”)
För det ämnesövergripande temat skogen kan betoning göras på olika emfaser.
Med emfas nr. 5 (Naturvetenskap och beslutsfattande) är syftet att ge eleverna verktyg att kunna gå ut
i olika typer av samhälleliga beslutsprocesser och kunna ha en välgrundad åsikt baserad på
naturvetenskaplig kunskap. Ett sådant exempel skulle kunna vara frågor relaterade till vad vi skall
göra med den svenska skogen. Det är ingen enkel uppgift att ge ett genomtänkt svar på denna fråga,
där intressen och konsekvenser, såväl ekonomiska som miljömässiga behöver tas med i beräkningarna.
Emfaserna nr. 6 och 7 (Det naturvetenskapliga arbetssättet och naturvetenskapens karaktär) är viktiga
för alla naturvetenskapliga ämnen och lämpar sig därför väl som syfte för ett ämnesövergripande
arbetssätt inom fysik, kemi och biologi.
6
Emfaserna 1-4 är på intet sätt oviktiga men kan tonas ned när fokus ligger på att skapa en gemensam
grund för skogsrelaterad kunskap med (visserligen säkra) grundpelare inom alla tre ämnena fysik,
kemi och biologi.
Naturvetenskapens karaktär
Naturvetenskapens karaktär (Structure of Science, även kallad Nature of Science (NoS)) beskrevs av
Roberts (1982) såsom ”a set of messages about how science functions intellectually in its own growth
and development”. Det handlar om hur vetenskapligt arbete bedrivs, vad forskarens roll är samt hur
samhället både agerar forskningsdrivande och som användare av resultat. Undervisning i NoS syftar
till att ge eleverna verktyg att kritiskt bedöma pålitligheten och giltigheten hos naturvetenskapliga
resultat. Ett vanligt argument för att detta bör ingå i undervisningen är att denna typ av kunskap inte
enbart är till för dem som skall verka inom vetenskapen själva utan nödvändig för alla medborgare i
ett demokratiskt samhälle (Tala & Vesterinen, 2015). I studier visar Tala och Vesterinen att
undervisningen kring NoS bör kontextualiseras, det vill säga sättas i ett sammanhang och inte bara
beskrivas ur ett historiskt perspektiv för att bli meningsfull.
Vad innebär det då att undervisa om NoS? I en empirisk studie där 23 experter på området tillfrågats
kunde man sluta sig till att enigheten bland svaren var tillräckligt stor för att formulera nio tydliga
aspekter av NoS som elever bör möta i den obligatoriska undervisningen (Osborne, Collins, Ratcliffe,
Millar, & Duschl, 2003). Kortfattat innebär dessa aspekter att undervisningen om NoS skall inkludera:
1. Vetenskap och osäkerhet – vetenskaplig kunskap är preliminär och kan förändras.
2. Analys och tolkning av data – tolkning av data kräver skicklighet, resultat beror på tolkaren.
3. Vetenskaplig metod och kritisk prövning – flera oberoende experiment krävs för att
etablera ny kunskap.
4. Hypotes och förutsägelse – en viktig del i etablerandet av ny kunskap.
5. Kreativitet/Vetenskap och ifrågasättande – vetenskap är kreativt och en viktig del är att
söka efter och ställa frågor.
6. Samverkan och samarbete – vetenskapligt arbete genomförs i grupp samt i konkurrens med
andra.
7. Vetenskap och teknologi – att det är skillnad mellan vetenskap och teknologi.
8. Historisk utveckling av vetenskaplig kunskap– eleverna bör känna till något av vår
vetenskapshistoria.
9. Mångfald av vetenskapligt tänkande/metod – att det finns en uppsjö snarare än en enda
vetenskaplig metod.
Det är också viktigt att minnas att dessa nio aspekter är bara några utav vad NoS kan innehålla och att
de inte är separata pusselbitar som kan undervisas om var för sig. Det finns också en poäng att föra in
NoS i undervisningen genom diskussion inom en specifik kontext då det annars upplevs alltför
abstrakt (Tala & Vesterinen, 2015). I kommande avsnitt presenteras exempel på hur några utav dessa
aspekter kan diskuteras inom kontexten skogen.
Skogen och naturvetenskapens karaktär
Här beskrivs några skeden inom vetenskaplig utveckling relaterad till skogen med anknytning till
några av de ovan nämnda aspekterna på naturvetenskapens karaktär. Skedena är kategoriserade med
avseende på dessa aspekter men med detta är det inte sagt att de inte går att diskuteras i ett vidare
perspektiv och med andra infallsvinklar.
Pappers- och massateknologi Tekniker för tillverkning av papper har funnits länge. I Kina hade man
redan 105 e.Kr. kunskaper för att kunna göra papper, araberna förde detta vidare till Europa och i
Spanien kunde man på 1100-talet konsten att göra gott papper av lump, linnetrasor, som man blandade
ut med vätska till en suspension. Avgörande för svensk papperstillverkning blev när råvaran kunde
bytas ut mot trä, omkring 1850. Produktionen innefattar olika kemiska och mekaniska processer som
7
har utvecklats över tid. Den nya (empiriska) kunskapen bygger på gammal ”tyst” kunskap, då
traditionen varit mestadels empirisk och att teorierna bakom ansetts ”för komplicerad” att beskriva hur
det fungerar (Lundgren, 2006). Arbetssättet har alltså visserligen varit naturvetenskapligt eftersom
man byggt vidare på tidigare kunskaper men utan koppling till mer generella teorier om material samt
kemiska och fysikaliska processer. Inom aktuell forskning på området ligger dock stort fokus på
grundläggande förståelse och naturvetenskapligt arbetssätt då en förutsättning för att lyckas med att
designa material på nanoskala är just att man har kännedom om materialets fysikaliska och kemiska
egenskaper.
Denna vetenskapliga utveckling är ett exempel på att det är viktigt att skilja mellan vetenskap och
teknologi. Medan de teknologiska framstegen inom papperstillverkning har varit tydliga och
framgångsrika är den vetenskapliga grund varpå dessa vilar inte lika solid.
Cellulosa – en skruvad vetenskaplig historia Växtceller i ved har en hierarkisk struktur med tre
makromolekylära huvudkomponenter – cellulosa, hemicellulosa och lignin. Trots att cellulosa,
världens vanligaste biopolymer, upptäcktes, isolerades och fick sin kemiska struktur bestämd redan
1838 är dess morfologi i nativt tillstånd ännu inte känd. Cellulosamolekylerna lägger sig tätt intill
varandra och bildar så kallade fibriller, cirka 3-4 nanometer tjocka och flera mikrometer långa. Man
har inom cellulosaforskning ägnat en betydande del åt strukturbestämning av dessa fibriller. En uppsjö
olika modeller och strukturella koncept har utvecklats av såväl biologer som kemister och fysiker och
stöd för dessa har sökts med hjälp av olika experimentella metoder inom olika forskningsmiljöer runt
om i världen. En del av dem motsäger varandra (Nishiyama, 2009). En pågående diskussion inom
cellulosavetenskapen är ifall fibrillerna är vridna i längsriktningen och i så fall till vilken grad
(Hadden, French, & Woods, 2013). Här har atomistisk modellering och datorsimuleringar kommit att
spela en stor roll. Kunskapsutvecklingen inom detta område är essentiell för utvecklingen av nya
nanostrukturerade cellulosabaserade material och är en utav orsakerna till att mer forskning behövs.
Turerna kring cellulosastruktur är många och kanske inte helt enkla att bedöma för någon som inte är
insatt i tidigare forskning, har kunskap om experimentella tekniker och hur data analyseras samt vilka
hypoteser som ligger bakom. Vad som är tydligt är dock kontroverserna och de debatter som blossat
upp samt betydelsen av intåget av atomistiska modeller och datorsimuleringar. Här finns ypperliga
möjligheter att diskutera vetenskap utifrån mångfald av vetenskapliga metoder, analys och tolkning av
data samt historisk utveckling av kunskap.
Syfte
Syftet med denna uppsats är att undersöka hur man skulle kunna arbeta centrerat kring skogen inom
ramen för gymnasieskolans naturvetenskapliga program. Utgångspunkten är att väva samman kemi,
biologi och fysik men arbetssättet skulle även kunna innefatta teknik och samhällsvetenskap. Tanken
är att medvetandegöra skogens betydelse ur flera perspektiv, dess forsknings- och utvecklingspotential
samt att skapa gemensam förståelse för mekanismer och materialegenskaper som inte begränsas av
uppdelning i ämnesdisciplinerna.
Avgränsning och frågeställningar
Denna uppsats berör möjligheterna att arbeta tematiskt och ämnesövergripande inom fysik, kemi och
biologi på gymnasieskolans naturvetenskapliga program kring temat skogen. Uppsatsen är av
undersökande karaktär och syftar till att bidra med insikter och inspiration kring denna typ av
8
arbetssätt. Genom förslag på aktiviteter och resonemang kring upplägg undersöks följande
frågeställningar:
1. Hur kan vi arbeta tematiskt och ämnesövergripande med skogen inom fysik, kemi och
biologi?
2. Hur kan elevernas lärande kring skogen kopplas till aktuell forskning inom materialutveckling
av nya material från trä?
3. Vilka hinder och möjligheter kan finnas för ett ämnesövergripande arbetssätt kring skogen?
Resultat – Tema skogen
Föreslaget arbetssätt utgör ett ramverk för ett ämnesövergripande samarbete mellan fysik- kemi- och
biologiämnena. Den tematiska vinklingen syftar till att låta eleverna utveckla en helhetssyn på skogen
och en förståelse för dess roll i samhället. En annan aspekt av arbetssättet är att det bidrar med en
koppling till aktuell materialutveckling och nanoteknologisk forskning kring produkter från skogen.
Här ges förslag på inramning och aktiviteter för ämnesövergripande undervisning på tema skogen.
Tanken är inte att detta skall vara en strikt mall att följa utan syftet är snarare att inramningen skall
fungera som inspiration. Då ett stort hinder för ämnesövergripande och tematisk undervisning ligger i
det organisatoriska, att få till schema och samarbeten mellan lärarna, är det viktigt att varje lärarlag
utformar sin egen planering utefter lokala förutsättningar och intressen.
Utomhusundervisning
Undervisning om skogen bör till viss del äga rum i skogen. En studie från SLU visar att mellan åren
1988 och 2007 har barns skogsbesök minskat drastiskt (Kardell, 2008). Ett sätt att försöka vända
denna trend är att introducera skogsbesök i undervisningen, något som Naturskyddsföreningens och
Naturskoleföreningens projekt “Skogen som klassrum” arbetat med att driva och underlätta
(Naturskyddsföreningen och Naturskoleföreningen, 2011). Med tanke på mängden skog i vårt land
borde det inte vara alltför komplicerat att åtminstone hitta ett mindre sammanhängande skogsparti
inom ett rimligt reseavstånd från skolan, även för en innerstadsskola. Det finns många möjligheter att
använda skogen som klassrum och tillvägagångssättet kan väljas efter varje lärares och skolas egna
förutsättningar. För en gymnasieklass som skall arbeta ämnesövergripande med temat skogen är ett
utomhuspass för att starta upp arbetsområdet ett lämpligt val. Vill man och har möjlighet kan andra
varianter prövas, exempelvis schemalagt en halvdag i veckan eller liknande. En utmaning i
planeringen är att finna lämplig plats för utomhuspasset. Jag anser att det viktigaste inte att det är en
stor skog med potential att brukas utan att det är en skog som är tillgänglig för eleverna som de har
möjlighet att bygga upp en relation till.
Aktivitet: Analysera er skog
Syftet med denna aktivitet är skapa en relation till ”er” skog och ta reda på detaljer om den som kan
användas i senare övningar och diskussioner.
•
•
•
Undersök vilka trädarter som finns samt uppskatta åldersfördelning.
Uppskatta vedmassa per yta.
Undersök annan mångfald, vad/vilka lever mer i skogen?
Med insamlad data kring trädarter, vedmassa, åldersfördelning och mångfald kan en rad
9
övningar/laborationer och diskussioner genomföras i klassrummet efteråt med anknytning till
respektive ämne. Några förslag på sådana övningar presenteras i Tabell 1. För kemilaborationen krävs
införskaffande av ved för eldning, alternativt färdig aska. Fällning av träd eller insamling av död ved
från skogen får endast ske med markägarens tillstånd.
Tabell 1: Föreslagna övningar och deras koppling till respektive ämnesplan
Biologi 1 (Skolverket, 2011b).
Läroplan - Fysik
Läroplan - Kemi
Trädarter –
Diskussionsunderlag, vilka
arter hittades? Vad kan ha
påverkat artrikedomen i er
skog?
Vedmassa –
Uppskatta energiinnehållet
i er skog med avseende på
ved.
Jämför ved med andra
energikällor. Vilka
energiomvandlingar sker?
Är ved en hållbar
energikälla?
”… olika energiformer:
mekanisk, termisk,
elektrisk och kemisk
energi ”
”… energiomvandling,
energikvalitet och
energilagring.”
”Energiresurser och
energianvändning för ett
hållbart samhälle”
i Fysik 1, Kemi 1 och
Läroplan - Biologi
”Populationers storlek,
samhällens artrikedom
och artsammansättning
samt faktorer som
påverkar detta.”
”..materiens
uppbyggnad och
klassificering.”
”Kemisk bindning och
dess inverkan på till
exempel förekomst,
egenskaper och
användningsområden
för organiska och
oorganiska ämnen”
Laboration ”Tillverkning
av pottaska” från
Skogsindustrierna (2015b).
Mångfald –
Vad hittar ni mer än träd i
skogen,
kan
eventuell
mänsklig påverkan kopplas
till artsammansättningen?
”Populationers storlek,
samhällens artrikedom
och artsammansättning
samt faktorer som
påverkar detta.”
Om man önskar att utöka utomhusundervisningen finns en hel del material att hämta från exempelvis
”Skogen i skolan” (www.skogeniskolan.se), ”Framtidsresan” (www.framtidsresan.se) eller ”Skogen
som klassrum” (www.naturskyddsforeningen.se). Det mesta är avsett för yngre barn, men med
anpassning fungerar det även på gymnasienivå.
Naturvetenskapens karaktär
De naturvetenskapliga ämnena biologi, fysik och kemi alla skall enligt ämnesplanerna innehålla
undervisning om naturvetenskapens karaktär (Skolverket, 2011b). Ett alternativ till strategi för
ämnesövergripande undervisning är därför att utgå från detta och kontextualisera naturvetenskapens
karaktär med exempel och tillämpningar inom temat skogen. Undervisning inom naturvetenskapens
karaktär kan antingen vara teoretisk, med diskussion i mindre grupper eller helklass som form eller
praktisk i form av laborativt arbete. Nedan följer några förslag på aktiviteter.
Aktivitet: Diskussionsuppgift om pappersindustrin
Syftet med denna aktivitet är att belysa skillnaden mellan vetenskap och teknologi genom ett historiskt
exempel från pappersindustrin.
10
Undervisningen kan genomföras som en diskussionsuppgift där man tar upp pappersindustrins
framväxt, forskning och utveckling av nya tillverkningsteknologier. Frågor för eleverna att ta reda på
mer om och diskutera med varandra och läraren är exempelvis dessa: Vilka teknologiska och
vetenskapliga framsteg har spelat roll för pappersindustrin? Vilka problem har man stött på och hur
har dessa angripits? Vilka problem står pappersindustrin inför idag? Som stöd för undervisningen
rekommenderas annan litteratur, exempelvis Rydberg, (1990).
Aktivitet: Undersök trädets funktion i levande form och som material
Syftet är att ge eleverna en möjlighet att träna sig i ”Ställningstagande i samhällsfrågor utifrån
fysikaliska/biologiska/kemiska förklaringsmodeller, till exempel frågor om hållbar utveckling.”
(Skolverket, 2011b).
Undervisningen bör innehålla både moment av eget arbete, exempelvis i form av uppskattning av
energi i ved från beräkningar, stöd för detta finns exempelvis i Liss, (2005). Därefter diskuteras
energiflödet i en skog och vilka omvandlingar som krävs för att vi skall kunna använda energin.
Trädet betraktas både ur ett biologiskt och ett råvaruperspektiv. Material i trädet knyts an till dess
funktion i naturen. Hur har naturen ”designat” ett träd och varför? Vilka material kan människan
utvinna från trädet och vad används dessa till idag? Som inspiration till debatten rekommenderas
exempelvis debattartikeln av Götmark (2015) samt ett besök på både Skogsindustriernas egen hemsida
(http://www.skogsindustrierna.org/)
och
Föreningen
Skydda
Skogens
informationssida
(http://klimatetochskogen.nu/).
Aktivitet: Undersökande laboration
Syftet är att eleverna genom eget laborativt/undersökande arbetssätt får en större förståelse för vad ett
naturvetenskapligt arbetssätt innebär. I aktiviteten ingår de delar från naturvetenskapens karaktär som
är knutna till experimentella underökningar och observationer:
•
Planering och genomförande av experimentella undersökningar och observationer samt formulering och
prövning av hypoteser i samband med dessa.
•
Bearbetning och utvärdering av data och resultat med hjälp av analys
•
Utvärdering av resultat och slutsatser genom analys av metodval, arbetsprocess och felkällor
(Skolverket, 2011b)
Själva genomförandet av denna aktivitet kan varieras efter förutsättningar. I dess allra mest öppna
form finner eleverna själva någon frågeställning relaterad till skogen som de vill undersöka. Med
något mer styrning kan en öppen laboration på formen ”Open Inquiry” genomföras, där uppgiften till
eleverna är att undersöka ett antal olika märken av papper (exempelvis toalett/hushållspapper) och
bestämma ”Vilket papper är bäst?” (Gyllenpalm, Wickman, & Holmgren, 2010). I en ännu mer styrd
form, kan man genomföra en laboration med bestämd fråga, metod och resultat men där fokus i stället
läggs på felanalysen för att skapa en medvetenhet om betydelsen av felkällor och vem som
avläser/tolkar data. Exempel på en sådan laboration bör inte vara alltför tekniskt avancerad.
Exempelvis skulle mekanisk provning av något skogsproduktrelaterat material (trä, papper, kartong)
kunna utgöra den laborativa delen. Mest betonat blir dock analysen av resultaten och uppkomsten av
fel.
Aktivitet: Nya material från skogen – nanocellulosa
Syftet med denna aktivitet är att visa att skogsrelaterad forskning idag är både samhällsviktigt och
vetenskapligt förankrat. Nya material från skogen kräver stor kunskap om ursprungsmaterialets
kemiska sammansättning och struktur, fysikaliska egenskaper och även dess biologiska funktion kan
11
vara viktigt för fördjupad förståelse och utveckling. Naturen har haft lång tid på sig att specialdesigna
material för olika funktion, även om vi är på god väg är det naturligt att människan ännu inte är där.
Materialet nanocellulosa finns idag finns att köpa på den kommersiella marknaden även om det av
ekonomiska och praktiska skäl kanske ännu inte moget för att ta plats i gymnasieskolornas
laboratorier. Ett studiebesök på något utav de svenska högskolorna där forskning och utveckling av
nanocellulosamaterial pågår skulle dock kunna vara av intresse. Forskningscentret Wallenberg Wood
Science Center har verksamhet i Stockholm (KTH), Göteborg (Chalmers) och Luleå (LTU). Ett
sådant studiebesök skulle kunna innefatta en del där man tittar på tillverkningsprocesser och en annan
del som fokuserar på karakteriseringsmetoder; hur kan man strukturbestämma ett material vars
komponenter är av nanometerstorlek? Vilka egenskaper är det man är intresserad av? Vilka parametrar
kan man kontrollera?
Om man ändå har möjlighet att införskaffa nanocellulosa (även kallat nanofibrillerad cellulosa, NFC)
är ett förslag på aktivitet att genomföra en demonstration av nanostrukturens betydelse jämfört med
vanlig pappersmassa. Om man blandar NFC med en vanlig köksassistent bildas ett gel, medan med
pappersmassa händer ingenting. Anledningen är skillnaden i struktur, att NFC har ungefär 1000
gånger mer yta per volym än vanliga pappersfibrer. Detta gör att NFC får helt andra egenskaper, då
växelverkan mellan ytor samt mellan vatten och yta spelar en större roll. Denna laboration har
genomförts med gymnasieelever i samarbete med Vetenskapens hus, som kan bistå med mer
detaljerad information (A.Blomqvist & J. Engström, personlig kommunikation 22 juni 2016).
Utan att använda nanocellulosa kan man också i ett klassrumslaboratorium skapa egna nya material
från träråvara, exempelvis karboxymetylcellulosa, som i exempellaborationen ”CMC” från Chem-isTree (Skogsindustrierna, 2015c).
Diskussion
I denna uppsats har jag pekat på behovet av att inkludera skogen mer och på ett sätt som relaterar dess
roll i dagens samhälle i undervisningen på gymnasieskolans naturvetenskapliga program. Som
inspiration till hur detta skulle kunna gå till föreslås ett ämnesövergripande tematiskt arbetssätt på
tema skogen. Föreslagen undervisning är kopplad till naturvetenskapsundervisningens
kunskapsemfaser ”Naturvetenskap och beslutsfattande”, ”Det naturvetenskapliga arbetssättet” och
”Naturvetenskapens karaktär” (Roberts, 1982). Min huvudpoäng är att vi bör ge skogen en ärlig chans
redan på gymnasiet så att eleverna förstår problematiken kring användandet av denna naturresurs. Hur
vi gör det är egentligen anpassningsbart, men med kopplingar både till utomhusvistelse med egna
intryck av skogen, skogens roll i industrin samt vilken forskning som bedrivs på området kan eleverna
bli mer engagerade, då en vanlig uppfattning är att området känns förlegat och lite tråkigt.
Återkoppling till frågeställningar
1. Hur kan vi arbeta tematiskt och ämnesövergripande med skogen inom fysik, kemi och
biologi?
I föreslaget arbetssätt är det primära att skapa en relation mellan skogen och respektive ämne
genom faktisk vistelse i skogen (utomhusundervisning), ett tematiskt arbetssätt för att skapa
sammanhang samt fokus på temat skogen genom undervisning om/i naturvetenskapens
karaktär och arbetssätt som förekommer i såväl fysik som kemi och biologi.
12
2. Hur kan elevernas lärande kring skogen kopplas till aktuell forskning inom
materialutveckling av nya material från trä?
I föreslaget arbetssätt görs kopplingen via studiebesök i någon utav landets forskningsmiljöer
där man arbetar med denna typ av utveckling. I ett praktiskt moment kan också eleverna själva
arbeta med ”materialutveckling” genom kemisk modifiering av cellulosa. Reflektioner kring
olika cellulosabaserade materials egenskaper kan vara ett sätt att starta tankeprocesser – vad
innebär egentligen materialutveckling?
3. Vilka hinder och möjligheter kan finnas för ett ämnesövergripande tematiskt arbetssätt
kring skogen?
Arbetssättet ger möjlighet till variation i undervisningen och konkretiserar många lärares
önskan att arbeta över ämnesgränserna. Läraren får genom utomhusundervisningen möjlighet
att komma ifrån klassrumsstereotyper och kan också ge andra positiva effekter på eleverna.
Temaområdet är stort och har stora möjligheter till vidareutveckling. Som potentiella hinder
kan nämnas att temaarbetet skulle kunna hämmas av att det inte är styrt av elevintressen. Det
kan också finnas organisatoriska svårigheter i planering, schemaläggning, samarbeten mm.
Det finns en risk att det övergripande hamnar i skymundan och att undervisningen istället blir
traditionellt ämnesuppdelad.
Skogen, hållbarheten, biologin och relationen till
fysik och kemi
Att biologiundervisningen bör beröra skogen är nog ingen som betvivlar och även dagens läromedel
har innehåll relaterat till skogen och dess funktion ur olika perspektiv (Henriksson, 2012; Björndahl,
Landgren, & Thyberg, 2012). Utmaningen i arbetssättet som föreslås här är att relatera detta till kemioch fysikämnena. De biologiska funktionerna är beroende av kemiska och/eller fysikaliska processer
och här blir det lärarnas uppgift att ge eleverna möjlighet att se sammanhanget och peka på både
”skogens kemi” och ”skogens fysik”. Trädet är, i sin levande form, en organism som via fortplantning
gror, lever och slutligen dör. Ett funktionsperspektiv kan vara av värde här – vilka funktioner fyller det
levande trädet? Vilka funktioner kan ett avverkat träd fylla? Vilka funktioner fyller ett träd som dör
men blir kvar i skogen? Vilka kemiska processer äger rum i ett levande/dött träd. Vilka fysikaliska
processer äger rum?
Relevans för undervisning och lärande
För lärare i dagens gymnasieskola, där undervisningen oftast bedrivs ämnesvis i klassrumsmiljö,
innebär detta föreslagna arbetssätt ett flertal förändringar. Till att börja med föreslås lärare att arbeta
ämnesövergripande och tematiskt men också att bedriva vissa delar av undervisningen utomhus. Då
ökad utevistelse är önskvärt för alla åldrar om eleverna bygger upp en relation till skogen genom
undervisningen är mycket vunnet bara av detta. Det konkreta i att på plats undersöka artrikedom och
bedöma energiinnehåll i trä kan också ge positiva effekter på lärandet ur en konstruktivistisk
synvinkel. Om vi vill få in än mer hållbarhetsperspektiv i gymnasieskolan och förståelse för
människan som en del av naturen tror jag att element av undervisning av detta slag är nödvändig.
Förslag på fortsatta studier
För att gå vidare vore det intressant att utvärdera en verklig tillämpning av arbetssättet. Det vore också
intressant att jämföra tillämpningar i olika slags miljöer samt med olika elevgrupper. En grupp elever
13
för vilka den svenska skogen är ny är elever med bakgrund från länder med lite eller ingen
skogsindustri. Hur förhåller sig dessa elever till den svenska skogen och vad har det för betydelse för
deras lärande inom det aktuella arbetssättet?
Ett annat förslag på fortsatta studier vore att vidareutveckla arbetet kring nanocellulosa, nya material
från trä och skolundervisning. Med den kommersiella nanocellulosa som finns idag skulle man kunna
tänka sig att introducera nanoteknologi och alla dess aspekter med fokus på trä som ett
nanostrukturerat material samt hur design av nya material från trä går till. Man skulle också kunna
inkludera biomimetik, det vill säga forskning kring materialdesign som syftar till att ”härma” naturen.
Om ett arbetssätt likt detta verkligen ökar gymnasieungdomarnas intresse för skogen och dess roll i
samhället är naturligtvis inte säkert, men jag tror ändå att vi faktiskt behöver lära oss mer om den och
framhålla skogen som en angelägenhet. Genom kloka beslut och ett hållbart skogsbruk har vi
möjlighet att dra vårt strå till stacken för en hållbar ljusnande framtid.
Referenser
Andersson, T., & Bengtsson, M. (2009). Ämnesövergripande undervisning i gymnasieskolan - lärares
syn på arbetssättet.(Examensarbete, Högskolan i Halmstad, Halmstad). Hämtad från http://www.divaportal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A306321&dswid=5141
Björndahl, G., Landgren, B. & Thyberg, M.(2012). SPIRA Biologi 1. Stockholm: Liber.
Bursjöö, I. (2015). Att skapa sammanhang: lärare i naturvetenskapliga ämnen, ämnesövergripande
samarbete och etiska perspektiv i undervisningen. Nordisk Didaktikk i Naturfag/Naturorienterande
ämnen, 11 (1), 19-34.
Czerniak, C. M. (2007). Interdisciplinary Science Teaching. i S. K. Abell, & N. G. Lederman,
Handbook of research on Science Education (537-559). Mahwah, New Jersey: Lawrence Erlbaum
Associates, Publishers.
Doverborg, E., & Pramling, I. (1991). Temaarbete - Lärarens metodik och barnens förståelse. Borås:
Almqvist & Wiksell.
Fägerstam, E. (2012). Space and Place - Perspectives on outdoor teaching and learning.
(Doktorsavhandling, Linköpings Universitet, Linköping). Hämtad från http://liu.divaportal.org/smash/get/diva2:551531/FULLTEXT01.pdf
Götmark, E. (2015, 13 juni). "Nej, skogsskövling är inte bra för klimatet". Svenska Dagbladet,
Hämtad 2016-06-17 från http://www.svd.se/nej-skogsskovling-ar-inte-bra-for-klimatet
Gyllenpalm, J., Wickman, P.-O., & Holmgren, S.-O. (2010). Secondary science teachers’ selective
traditions and examples of inquiry-oriented approaches. Nordisk Didaktikk i
Naturfag/Naturorienterande ämnen, 6(1), 44-60.
Hadden, J. A., French, A. D., & Woods, R. J. (2013). Unraveling Cellulose Microfibrils: A Twisted
Tale. Biopolymers , 99(10), 746-756.
14
Hammerman, D. R., Hammerman, W. M., & Hammerman, E. L. (2001). Teaching in the outdoors.
Danville, IL: Interstate Publishers, Inc.
Henriksson, A. (2012). Iris biologi 1. Malmö: Gleerups.
Holmström, C., & Peiper, S. (2006). Lärares attityd till tematisk undervisning . (Examensarbete,
Malmö Högskola, Malmö). Hämtad från
https://dspace.mah.se/bitstream/handle/2043/3504/L%E4rares%20attityd%20till%20tematisk%20unde
rvisning.pdf?sequence=1
Kardell, L. (2008). Friluftsutnyttjandet av tre stadsnära skogar kring Uppsala 1988-2007 (Rapport
106.2008). Hämtad från SLU:s webbplats:
http://pub.epsilon.slu.se/9202/11/kardell_l_rapport_106_121112.pdf
Krantz, J., & Persson, P. (2001). Sex, godis & mobiltelefoner: pedagogik underifrån. Lund: Moped.
Liss, J.E. (2005). Brännved – energiinnehåll i några olika trädslag (Arbetsdokument nr.1). Hämtad
från Föreningen Skydda Skogen http:// ochskogen.nu/documents/liss2005-energi-innehall-ved.pdf
Lundgren, A. (2006). The Transfer of Chemical Knowledge: The Case of Chemical Technology and
its Textbooks. Science & Education , 15(7), 761-778.
Lundh, M. (2013). Ämnesövergripande arbete i gymnasieskolan Engelsklärares och
naturämneslärares uppfattningar om arbetssättet. (Examensarbete, Uppsala Universitet, Institutionen
för pedagogik, didaktik och utbildningsstudier. Uppsala). Hämtad från http://www.divaportal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A605148&dswid=5141
Martin, P., & Ho, S. (2009). Seeking resilience and sustainability: outdoor education in Singapore.
Journal of Adventure Education and Outdoor Learning , 9(1), 79-92.
Meier, D., Knoester, M. & Clunis D’Andrea, K. (2015). Teaching in Themes – An Approach to
Schoolwide Learning, Creating Community & Differentiating Instruction. New York, NY. Teachers
College Press.
Milanez, D. H., do Amaral, R. M., Lopes de Faria, L. I., & Rodrigues Gregolin, J. A. (2013).
Assessing Nanocellulose Developments Using Science and Technology Indicators. Materials
Research, 16, 635-641.
Moon, R. J., Martini, A., Nairn, J., Simonsen, J., & Youngblood, J. (2011). Cellulose nanomaterials
review: structure, properties and nanocomposites. Chemical Society Reviews, 40, 3941-3994.
Naturskyddsföreningen och Naturskoleföreningen. (2011). Skogen som klassrum - Argument för
utomhuspedagogik och bevarande av skog för barn. Hämtad från Naturskyddsföreningens webbplats
http://www.naturskyddsforeningen.se/sites/default/files/dokumentmedia/skoldokument/Skogen%20som%20klassrum.pdf
Nilsson, J., & Svensson, C. (2004). Tematisk undervisning - ur pedagogers perspektiv.
(Examensarbete, Högskolan i Kristianstad, Kristianstad). Hämtad från http://www.divaportal.org/smash/get/diva2:229634/FULLTEXT01.pdf
Nilsson, J., Wagner, U., & Rydstav, E. (2008). Vilja och våga - temaarbete i grundskolans tidigare år.
Lund: Studentlitteratur.
15
Nishiyama, Y. (2009). Structure and properties of the cellulose microfibril. Journal of Wood Science ,
55(4), 241-249.
Osborne, J., Collins, S., Ratcliffe, M., Millar, R., & Duschl, R. (2003). What "Ideas-about-Science"
Should Be Taught in School Science? A Delphi Study of the Expert Community. Journal of Research
in Science Teaching , 40(7), 692-720.
Rickinson, M., Dillon, J., Teamey, K., Morris, M., Choi, M., Sanders, D., o.a. A review of Research on
Outdoor Learning. Shrewsbury, UK: Field Studies Council/National Foundation for Educational
Research.
Roberts, D. A. (1982). Developing the Concept of "Curriculum Emphases" in Science Education.
Science Education , 66 (2), 243-260.
Rydberg, S. (1990). Papper i perspektiv - Svensk skogsindustri under 100 år. Uddevalla: Sven
Rydberg och Skogsindustrierna.
Skollag (SFS 2010:800). Hämtad från Sveriges Riksdags webbplats:
http://www.riksdagen.se/sv/dokument-lagar/dokument/svensk-forfattningssamling/skollag2010800_sfs-2010-800
Skogen i skolan. (2001). Lära med skolskogen. Umeå: Larsson & Co:s Tryckeri AB.
Skogsindustrierna. (2015a). Chem-is-Tree - skogsindustriell kemi för gymnasiet. Hämtad 2016-06-16
från http://www.skogsindustrierna.org/framtid/gymnasiet/kemilaromedel
Skogsindustrierna. (2015b). Laboration: Tillverkning av pottaska. Hämtad 2016-06-16 från
http://www.skogsindustrierna.org/framtid/gymnasiet/kemilaromedel/kemisk_bindning
Skogsindustrierna. (2015c). Laboration: CMC. Hämtad 2016-06-16 från
http://www.skogsindustrierna.org/framtid/gymnasiet/kemilaromedel/organisk_kemi
Skolverket. (2011a). Läroplan, examensmål och gymnasiegemensamma ämnen för gymnasieskola
2011. Stockholm: Skolverket.
Skolverket. (2011b). Ämnesplaner för gymnasieskolan. Hämtade 2016-06-16 från
http://www.skolverket.se/laroplaner-amnen-och-kurser/gymnasieutbildning/gymnasieskola/sokamnen-kurser-och-program
Säljö, R. (2014). Lärande i praktiken - ett sociokulturellt perspektiv. Lund: Studentlitteratur .
Tala, S., & Vesterinen, V.-M. (2015). Nature of Science Contextualized: Studying Nature of Science
with Scientists. Science & Education, 24(4), 435-457.
Wahlström, N. (2015). Läroplansteori och didaktik. Malmö: Gleerups.
Vignouli, V., Hart, C., & Fry, M. (2002). What does it mean to teach
physics "in context" A second case study. Australian Science Teachers'
Journal , 48 (3), 6-13.
Stockholms universitet/Stockholm University
SE-106 91 Stockholm
Telefon/Phone: 08 – 16 20 00
www.su.se
16