Malmö högskola
Lärarutbildningen
Skolutveckling och ledarskap
Examensarbete
10 poäng
Experimentets art och roll
i naturvetenskaplig undervisning
Exempel ur forskningslitteraturen
The Nature and Role of Experiment in Science Education
Eva Mezey
Lärarexamen 60 poäng
Matematik & Fysik
Höstterminen 2005
Handledare: Mats Areskoug
Examinator: Johan Nelson
2
Sammanfattning
Experimentets art och roll i naturvetenskaplig undervisning är ett fundamentalt och
omfattande ämne. I föreliggande litteraturstudie görs ett försök att sätta in frågan i ett
historiskt, pedagogiskt och vetenskapligt sammanhang. Innan experimentets roll diskuteras, ställs dock frågan vad naturvetenskap är, varför och hur det skall undervisas, och
vad som kännetecknar praktiskt arbete och experimentell verksamhet i skolan. Med
denna bakgrund refereras några forskares och lärares erfarenheter och åsikter. Det visar
sig, föga överraskande, att formerna för och avsikterna med experiment i undervisningen är skiftande. Studien får därför ses som ett försök till kartläggning av frågeställningen, med avsikten att lyfta fram några representativa exempel. Slutsatsen måste bli,
att titelns fråga har många möjliga svar. Den gemensamma nämnaren förefaller vara, att
praktiskt arbete och experiment är önskvärda inslag i naturvetenskaplig undervisning,
trots oenighet och osäkerhet beträffande deras mål och effektivitet.
Nyckelord: experiment, fysik, gymnasium, laboration, naturvetenskap, observation,
skola, undervisning, utbildning
3
4
Innehållsförteckning
1.
Bakgrund
7
2.
Frågeställning
8
3.
Metod
9
4.
En ideologisk och historisk överblick
12
5.
Vad är naturvetenskap?
16
6.
Behöver vi naturvetenskap och experiment?
19
7.
Exempel på och åsikter om praktiskt arbete i skolan
25
8.
Sammanfattning och slutsatser
30
9.
Referenser
33
10. Bilaga: Referat av några undersökningar och ett skolprojekt
5
35
We should be unwise to trust scientific inference
very far when it becomes divorced from
opportunity for observational test.
It is also a good rule not to put overmuch confidence
in the observational results that are put forward
until they have been confirmed by theory.
Sir Arthur Eddington
The Internal Constitution of the Stars (Chapter I)
New Pathways in Science (p. 211)
6
1. Bakgrund
Undersökningar visar att såväl skolungdomar som människor i allmänhet har dålig
kunskap om, och ännu sämre förståelse av, naturvetenskap. Vilken roll har naturvetenskap och naturvetenskaplig (ut)bildning i vårt samhälle? Varför betonas vikten av naturvetenskaplig bildning? Om den anses vara önskvärd, hur gör vi den då tillgänglig för så
många som möjligt? Praktisk och vardaglig anknytning anses vara en god inkörsport för
att främja naturvetenskapligt intresse och förståelse. Här kommer experiment och laborationer naturligt in. Experimenterande är en aktivitet och kräver deltagande och engagemang. I dess öppna former tillåter experimenterandet egna tankar och handlingar, och
egna resultat. Det kan dock vara värt att hålla i minnet, att det som uppfattas som en
rolig upplevelse inte automatiskt leder till större intresse eller bättre förståelse.
Mitt intresse för laborationer inom naturvetenskaplig utbildning är gammalt, och med
åren har jag fått en hel del egen erfarenhet. Under nästan hela min skoltid, från realskola
till universitet, har jag regelbundet utfört laborationer, inklusive förarbete och rapportskrivning. På universitetet kom jag att handleda många laborationer (i astronomi) och
fick även möjlighet att utveckla nya. Eftersom laborationer i regel utförs i små grupper,
ges goda tillfällen att diskutera med studenterna och få deras syn på experiment som
undervisningsform. Under min praktiktid på ett gymnasium fick jag för första gången
uppleva att laborationer inte betraktas som en naturlig och nödvändig del av fysikundervisningen. Varken läraren eller eleverna var särskilt angelägna att göra laborationer. Jag
måste erkänna att jag aldrig tidigare hade reflekterat över laborationers roll i undervisningen, kanske därför att själva laborerandet alltid har framstått som roligt, både för
mig, mina lärare och mina studiekamrater. Däremot har ingen av parterna ansett det
vara ett nödvändigt underlag för betygsättning. Laborationerna betygsattes visserligen,
och kunde i tveksamma fall påverka kursbetyget, men knappast någonsin negativt. En
sådan inställning påverkar naturligtvis laborationernas status i undervisningen.
7
2. Frågeställning
Syftet med detta arbete är att göra en litteraturstudie för att utröna vilka erfarenheter och
åsikter som finns beträffande praktiskt arbete och experiment inom naturvetenskaplig
skolundervisning. I en litteraturstudie måste man hålla tillgodo med det som finns
skrivet, och välja bland det som är tillgängligt inom den tid som står till förfogande. Det
betyder att frågeställningen i någon mån måste anpassas efter möjligheterna. I ett försök
att konkretisera den allmänt hållna frågan om experiments art och roll i naturvetenskaplig undervisning, vill jag lägga tonvikten på följande:
I vilken form förekommer praktiskt arbete och experiment?
I vilket syfte förekommer praktiskt arbete och experiment?
8
3. Metod
Ursprungligen tänkte jag göra en enkät bland några lärare angående den avsikt de har
med att låta sina elever utföra laborationer. Dessutom ville jag göra en enkät i två
gymnasieklasser för att utröna elevernas avsikt med att laborera. Under arbetets gång
ändrade jag mig emellertid, främst av praktiska skäl. Det finns en omfattande litteratur i
ämnet, både undersökningar och teoretiska diskussioner, därför beslutade jag att göra
min undersökning i litteraturen i stället.
3.1 Litteratursökning
Jag sökte litteratur i bibliotek, databaser, på Internet och genom att fråga lärare och
kurskamrater. Det lättast åtkomliga, och kanske mest utbredda, sättet att hitta
information i dag, är att använda sökmotorer i olika typer av databaser och på Internet.
Exempel på sökmotorer, kombinationer av sökord och resultat ges i det följande.
Sökmotorer: Google, avancerad sökning, med "alla dessa ord", på olika språk.
Sökmotorer i databaser och på hemsidor.
Förlag: Springer; Elsevier;
Sökord, svenska: pedagogik naturvetenskap laboration; experiment undervisning fysik;
Sökord, engelska: science search engines; education search engines; scientific
publishers; education publishers; science search index; education search index;
pedagogic science education laboratory; labwork physics education; science teaching;
Sökord, tyska: pädagogik unterricht naturwissenschaft; schule gymnasium experiment
physik;
Exempel på relevanta hemsidor som hittades. En del är fritt tillgängliga, andra kräver
auktoriserad inloggning.
Electronic Journal of Science Education
American Association for the Advancement of Science
ERIC, Education Resources Information Center
WISE, Web-based Inquiry Science Environment
Physics Education Research Papers on the Web
The National Research Center of the Gifted and Talented
Naturwissenschaften und Allgemeinbildung
Trends in International Mathematics and Science
9
TIMSS & PIRLS International Study Center
Myndigheten för skolutveckling
Gesellschaft zur Förderung Pädagogischer Forschung
Deutsches Institut für Internationale Pädagogische Forschung
Deutscher Bildungsserver
PISA – OECD
Nat´s Academic Press, America´s Lab Report Investigations in High School Science
SpringerLink (inloggning med namn och lösenord från Lärarhögskolans bibliotekssidor)
WorldSciNet
Education in the Yahoo
Science in the Yahoo
Federal Resources for Educational Excellence
Library in the Sky
Education Publishers The AcqWeb Directory
Fachportal Pädagogik
Science Education Review
ScienceResearch Portal
Nature
University of Plymouth, Pedagogic Research and Development Database
Folkbildningsrådet
H.W. Wilson, Education Full Text
Länkar från ovanstående hemsidor.
10
3.2 Litteraturval
Vid mitt litteraturval har jag påverkats av litteraturens tillgänglighet, men inte bara av
bekvämlighet. Jag har även tagit intryck av Carlgren & Marton (2000, kap 3). De ger
några glimtar ur lärarutbildningens historia och hur synen på lärarens roll har varierat,
och om förhållandet mellan lärarens praktik och forskningens teorier. För att närma
forskare och lärare till varandra, måste kommunikationen mellan dem fungera. Det
innebär bl.a. att forskningens resultat måste vara lättillgängliga. Liknande tankar
framförs i en diskussion ledd av Christer Isaksson (2003) mellan några svenska skolforskare. Isaksson skriver i inledningen att "skolutvecklingens absoluta uppgift, och
skolforskningens indirekta, är att förse skolan och ytterst lärarna med metoder och redskap som möjliggör optimal förmedling och omvandling av information".
3.3 Översikt
Den följande presentationen inleds med några historiska glimtar av de ideologiska
förutsättningarna för naturstudium och praktiskt arbete inom skolundervisning. Därefter
söker jag svar på frågorna "vad är naturvetenskap" och "varför och hur skall vi undervisa naturvetenskap". Eftersom experiment generellt anses vara en väsentlig del av
naturvetenskaplig verksamhet, tar jag även upp frågan "vad är en laboration". Sedan
följer några exempel på verkliga undervisningssituationer, särskilt sådana där praktiska
moment och öppna arbetssätt har använts. I det sammanhanget tas även åsikter om
experimentets syfte och effektivitet upp. I den avslutande sammanfattningen försöker
jag finna svar till min frågeställning om experimentets art och roll i naturvetenskaplig
undervisning.
11
4. En ideologisk och historisk överblick
All experimentell lärverksamhet kan ses som ett led i en pedagogisk tradition som syftar
till att fostra självständigt tänkande och handlande människor. Även den mest tillrättalagda och styrda laboration tillåter en viss handlingsfrihet. Ett experiment är ett försök,
men det är också ett vågspel, i det att utgången inte är given. Man kan förutsäga ett
tänkbart resultat från förutsättningarna, men man kan inte säkert förutse utförandets
komplikationer. Här gäller det att pröva sig fram och våga riskera att misslyckas. Därigenom kan man hitta en framkomligare väg, samtidigt som man skaffar sig kunskap
och erfarenhet.
Lärande genom handling, eller genom växelverkan mellan teori och praktik, är en tanke
som kan följas genom pedagogikens historia. En sådan uppfattning innefattar oftast
också krav på människans delaktighet i och ansvar för sitt lärande. Här följer några
exempel ur Egidius (2003), Pedagogik för 2000-talet:
En öppen och individanpassad undervisningsmetod förordas av Jean Jacques Rousseau
(1712-1778) i hans tankar om människans utveckling genom självreglering. Handledaren har en viktig roll för att åstadkomma problemsituationer som passar för elevens
mognad och erfarenhet, men eleven skall ges frihet att pröva sig fram. Rousseau menar
att eleven skall lära sig respektera naturlagarna, men han kräver även respekt för de
olika mognadsstadierna i människans utveckling.
Samma tankegång hyllades av Friedrich Fröbel (1782-1852). Han var intresserad av
matematik och naturvetenskap, och han grundade år 1817 en s.k. livsgemenskapsskola,
där elever i olika åldrar skulle få möjlighet att förverkliga sig själv genom allsidig utveckling och delaktighet. Leken skulle vara en central pedagogisk metod.
En vanlig uppfattning i brittisk och fransk filosofi under upplysningstiden var att all
kunskap kommer via sinnesintrycken. Detta samt Rousseaus och Fröbels tankar gjorde
stort intryck på Maria Montessori (1870-1952), italiensk läkare och pedagog. Barnens
yttre och inre värld hänger ihop och måste hjälpas till samordning genom arrangerade
12
aktiviteter. Barn skulle lära sig och utvecklas genom självvalda aktiviteter. Detta kan
tolkas som elevens experimenterande med sig själv och sina förmågor.
Frigörelse var det viktiga för Celestin Freinet (1896-1966). Han bröt radikalt med den
traditionella pedagogiken och lät sina elever lära genom att kritiskt prövande undersöka
sin omvärld och dokumentera sina iakttagelser. Läraren skall fungera som handledare
och vägledare. Metoden kan sägas vara ett tidigt försök att tillämpa case-metodik och
problembaserat lärande.
En syntes mellan teori och verklighet söktes av John Dewey (1859-1952). Vi måste
utföra eller genomföra något för att lära känna oss själva. Kunskap uppstår när vi prövar
oss fram i arbete och handling. I slagordet ”learning by doing” sammanfattade Dewey
sin teori om lärandet och kunskapen. Praktiskt arbete i skolan skall leda till vetenskaplig
insikt. Utan praktik blir teorin obegriplig och utan teori förstår man inte det praktiska.
Det handlar återigen om självstyrning och uppgiftsbaserat lärande. Dewey utformade
även ett naturvetenskapligt inspirerat schema för dynamiskt lärande, som bl.a. säger att
de lärande skall stöta på problem, samla fakta, formulera hypoteser utifrån sin befintliga
kunskap samt efterhand kunna skissera teorier om sammanhangen och öva sig att
genom observationer eller experiment verifiera teorierna. Ett sådant arbetssätt kan
tränas i laborativ verksamhet.
Samhällstillvändhet och materialism är utmärkande för Karl Marxs (1818-1883) pedagogiska teorier. Några av hans teser är att människors själsliv påverkas av förhållanden i
samhället och att produktionsmedlen bestämmer relationer och utveckling i samhället.
Vi möter också tankar på självstyrning, livslångt lärande och allsidigt bildning. Skolan
är en del av samhället och det vi lär oss där skall vi använda till att förändra samhället.
Det är ett handfast synsätt, som omsatt i undervisningsmetodik stöder uppfattningen att
elever skall experimentera.
Människans psykiska utveckling genom olika åldrar och sambandet med lärande stod i
centrum för Lev Vygotskij (1896-1934). ”Med hjälp av imitation i kollektiv aktivitet,
under vuxen ledning, gör barnet mycket mer än det kan göra med förståelse, oberoende.” (Hydén 1981, s.165-166, citat i Egidius 2003). Lärare har stor betydelse som
handledare av elevers lärande. Vygotskij betonar det dialektiska samspelet mellan
13
delaktighet i ett kollektiv och individens självstyrning. Detta samspel sker genom att
lärare ”lägger upp aktiviteterna på sådant sätt, att de utförs med gradvis mindre insats
från den vuxne och motsvarande större insats från barnet själv”. (Bråten 1996, s.24, citat
i Egidius 2003). En sådan målsättning skulle kunna förverkligas i ett uppgiftsbaserat
lärande.
Levande varelser registrerar inte, utan konstruerar verkligheten sådan som de uppfattar
den, var Jean Piagets (1896-1980) teoretiska utgångspunkt. Genom att agera i sin omvärld begriper individen hur världen är beskaffad. Enligt Piaget är tänkande en form av
handling. Från den konkreta verkligheten skall vi göra abstraktioner. Studier skall börja
där man befinner sig, därför behöver vi tillfällen att handskas aktivt med såväl nya fakta
som nya sätt att sammanställa dem. Detta kan sägas förebåda ett självstyrt, uppgiftsbaserat lärande där eleverna skall vara delaktiga i planeringen av sitt lärande.
Livsfrågor stod i centrum för Paulo Freire (1921-1997). Hans pedagogik handlar inte
främst om undervisningsmetoder, utan om människans personliga utveckling. Dessutom
gäller för honom att vi inte bara skall utforska världen, vi skall också förändra den. Vi
skall erövra politisk frihet genom utbildning. ”En aktiv utbildningsmetod hjälper en
person att bli medveten om sitt sammanhang och om sig själv” (Freire 1967, s.99 i den
svenska upplagan, citat i Egidius 2003).
Marx, Dewey, Piaget och Freire var alla övertygade anhängare av filosofisk pragmatism, en uppfattning som säger att handling och medvetande ömsesidigt förstärker
varandra. Detta är en tanke som ligger till grund för vår egen tids krav på uppgiftsbaserat lärande. Det är också en tanke som stöder experimentell verksamhet i undervisningen.
Kurt Lewin (1890-1947) gjorde en modell (inlärningscirkel, Egidius 2003, s.117) för
erfarenhets- och upplevelseförankrat lärande. Denna modell refereras av David Kolb
(Kolb 1984, referens i Egidius 2003) såsom att allt lärande som har sin grund i konkreta
upplevelser är effektivare än inläsning av texter. Den pedagogiska konsekvensen är, att
man skall se till att de lärande befinner sig i ett här och nu, i en konkret situation som de
skall bemästra intellektuellt och praktiskt. Donald Schön talar om den reflekterande
praktikern. Han menar att det är en platonsk felsyn i modern forskning, att teorierna
14
säger hela sanningen om verkligheten och att praktik endast är en tillämpning av teorier.
I själva verket befruktar teori och praktik varandra. Ingenting är så praktiskt som en god
teori, och nya idéer föds i själva arbetet med ett problem. Den reflekterande praktikern
kan variera sitt sätt att angripa problemen genom sitt experimenterande förhållningssätt.
Så långt Egidius (2003) Pedagogik för 2000-talet. Utbildningens samhällsnytta har
alltmer tonats ner till förmån för individens nytta och behov, vilket bl.a. kan ses i
läroplanernas förändring (Läroplan för gymnasiet, Skolöverstyrelsen 1965), (Läroplan
för de frivilliga skolformerna, Lpf 94, Lärarförbundet 2004). Detta har lett till en alltmer
differentierad och individanpassad skola (i varje fall på pappret och i retoriken), en
utveckling på gott och ont. Det är inte alltid lätt för individen att i stunden inse vad hon
kommer att ha glädje och nytta av, och det försummade är inte alltid så lätt att ta igen.
Det gäller i synnerhet inom kunskapsområden som kräver en successiv påbyggnad och
träning, och dit får matematik och naturvetenskap räknas. Å andra sidan läggs allt större
vikt vid verklighets- och vardagsanknytning, vilket gynnar problembaserad och
experimentell verksamhet. Det borde också gynna strävan efter en naturvetenskaplig
bildning för alla elever, oavsett vilken inriktning de väljer.
En jämförelse mellan läroplaner för gymnasiet från åren 1965 och 1994 visar också att
anvisningarna har blivit mycket mindre detaljerade och ändrat karaktär från innehållsstyrning till målstyrning. 1994 års läroplan låter skolan och lärarna finna olika vägar till
samma mål, utförandet blir en tolkningsfråga. De övergripande målen torde dock vara
desamma, såväl de uttalade som de underförstådda. Skolan skall ge allsidig (ut)bildning
och fostran, och därigenom erbjuda eleverna möjlighet till såväl individuell utveckling
som fullvärdig delaktighet i samhället.
I 1965 års läroplan sägs under rubriken "Mål och riktlinjer" att "det är betydelsefullt att
samtliga elever i gymnasiet oberoende av studieinriktning får en teknisk och naturvetenskaplig orientering". I 1994 års läroplan nämns naturvetenskap och teknik inte
explicit. Där nöjer man sig med att kräva att eleverna skall "tillägna sig goda kunskaper
i de kurser som ingår i deras studieprogram" samt att "kunna formulera, analysera och
lösa matematiska problem av betydelse för yrkes- och vardagsliv". Det är anmärkningsvärt, med tanke på att vårt samhälle har blivit alltmer beroende av modern teknik och
dennas naturvetenskapliga grundvalar.
15
5. Vad är naturvetenskap?
Naturvetenskap är den sammanfattande benämningen på de vetenskaper som studerar
naturen, dess delar eller verkningar. Från 1600-talet renodlades naturvetenskapernas
metodiska egenart. De fick väsentligen en kvantitativ inriktning och metoderna för
observation och experiment tog allt fastare form. Den mest dynamiska utvecklingen har
naturvetenskapen genomgått inom den europeiska och europeiskt inspirerade kulturen
(Nationalencyklopedin, 1993).
Med frågan "Vad är naturvetenskap" vill Ekstig (2002, s.22) framhålla, att det är skillnad mellan natur och naturvetenskap. Naturvetenskap är en mänsklig konstruktion, en
process som producerar kunskap. Denna kunskap är varaktig även om den är föränderlig. Naturvetenskapen måste underordna sig naturens villkor, och är en vetenskap som
bygger på observationer, experiment, hypoteser, teorier, bevis och logisk slutledning.
Strömdahl (2002) talar om "naturen i naturvetenskapens dräkt". Naturvetenskapen beskriver fenomen och objekt genom regelstyrd benämning och modellering. Han menar
också, att det är ett tankefel att påstå, att naturvetenskap är studium av naturen. I stället
handlar det om att göra de studerande delaktiga i en tradition och det sätt att beskriva
naturen, som sker inom samtida naturvetenskap. Det vi kallar naturvetenskap är en uppsättning föreställningar om världen som bygger på historisk utveckling. Även erfarenheter av de fenomen och objekt i naturen som skall studeras är av avgörande betydelse.
Därför är det en självklarhet att knyta de naturvetenskapliga texterna till laborativ
verksamhet. Det är dock naivt att tro att man kan låta eleverna lära sig naturvetenskap
genom egna experiment, utan att dessa är explicit förankrade i den vetenskapliga
disciplinens diskurs. Tolkningsverktygen och tolkningarna av de naturvetenskapliga beskrivningarna av världen borde få långt större uppmärksamhet i undervisningen än de
vanligtvis har.
Vilken syn på naturvetenskap har då de som undervisar och de som undervisas i skolan?
Olika undersökningar försöker finna svar på bl.a. dessa frågor. I en stor europeisk
undersökning, Labwork in Science Education (Séré et al. 1998), tillfrågades både lärare
och elever om sina föreställningar om naturvetenskap. Undersökningen är fokuserad på
16
experimentell verksamhet, därmed är även frågorna angående synen på naturvetenskap
knutna till experiment. De tillfrågade är lärare och elever i naturvetenskaplig undervisning på gymnasiet och på inledande universitetsnivå. Svaren speglar således uppfattningen av experimentell naturvetenskap inom professionen, men ger ingen uppfattning
om den allmänna synen på naturvetenskap i stort. Mycket summariskt sammanfattat kan
sägas, att såväl lärare som elever förknippar naturvetenskap med experiment. Experiment i sin tur förknippas med datainsamling och därpå följande tolkning, som sker med
ledning av teorier. Tolkningen påverkas av experimentets utformning och av metodval.
Lärarna anser att experiment är en väsentlig del av naturvetenskaplig forskning. I sin
egen undervisning använder lärarna experiment huvudsakligen i syfte att knyta ihop
teori och praktik. Elevernas syn är mest inriktad på experimentens utförande och utfall.
Den svenska undersökningen Mer formler än verklighet (Skolverket & Högskoleverket
1997) ger en uppfattning om gymnasieelevers och blivande gymnasieelevers allmänna
föreställningar om naturvetenskap och naturvetenskapliga studier. De flesta tillfrågade
var även i detta fall naturvetare eller presumtiva naturvetare, men det fanns även mindre
jämförelsegrupper. Det visar sig att naturvetenskap har hög status, dels därför att det
anses vara svårt, dels därför att det anses ge de bästa möjligheterna för högre studier och
jobb. Ungdomarna har dock dålig kunskap om, och är osäkra på, vad naturvetenskap är,
vad naturvetenskapliga studier innebär och vad naturvetare konkret arbetar med. Vad
som också framkommer är, att naturvetenskap förknippas med laboratorier och dessa
ger associationer till något gammalt och tråkigt.
Vi ser alltså att synen på naturvetenskap är mycket skiftande, beroende på hur frågan
ställs och till vem. Av de olika svaren drar jag följande slutsats: Naturvetenskap är en
mänsklig aktivitet, det är beteckningen på människans olika sätt att studera naturen. Det
är en vetenskap som måste bygga på observationer och experiment, och dessa måste
genomföras på naturens villkor. Insamlade data kan tolkas på olika sätt. Hur det görs är
betingat av vetenskapliga teorier, men även av historiska och sociala faktorer. Tolkningen måste emellertid alltid vara saklig och redovisas öppet. Naturvetenskapliga
teorier och experiment skall vara reproducerbara och kunna ifrågasättas. I lärares och
elevers (inom naturvetenskap) syn på naturvetenskap intar experiment och tolkningen
av experiment en dominerande ställning. Man får nästan intrycket att naturvetenskaplig
forskning uteslutande betraktas som experimentell verksamhet. Det framkommer också,
17
att elevers uppfattning av naturvetenskap och hur det utövas professionellt, präglas av
stor osäkerhet.
Så långt har jag försökt att ge skolans naturvetenskap en historisk, vetenskaplig och
pedagogisk bakgrund, och sätta in den i ett vidare sammanhang. Frågor som 'varför
skall vi lära oss det här' och 'vad är det för nytta med det' är alltför vanliga för att
ignoreras. Vem behöver egentligen naturvetenskap, och i vilken form? Hur kan naturvetenskapens tanke- och arbetsmetoder, och särskilt experimentell verksamhet, göras
meningsfulla och användbara för eleverna? I följande avsnitt skall jag söka svar på
dessa frågor.
18
6. Behöver vi naturvetenskap och experiment?
6.1 Varför naturvetenskap och varför experiment?
Frågan om experimentets roll i naturvetenskaplig undervisning handlar om hur denna
undervisning skall vara utformad. Innan vi kan diskutera hur vi skall undervisa naturvetenskap, måste vi emellertid fråga oss varför vi skall göra det. Ett inlägg i den
debatten är R. N. Carson´s (1998) artikel Science and the Ideals of Liberal Education.
Carson framför åsikten att vår moderna världsbild och vår kultursyn har formats av
matematik och naturvetenskap. I en fri demokrati bör människor utbildas till självständigt tänkande. Det kan endast uppnås genom en allsidig (ut)bildning, som med nödvändighet måste inkludera naturvetenskap. Omvänt kan intresset för naturvetenskap
stimuleras genom att framhålla dess kulturella aspekter. Visserligen borde den uppenbara nyttan av matematik och naturvetenskap vara nog för att motivera deras plats i
undervisningen, men i verkligheten är det inte så. Vi borde under alla omständigheter
sträva efter större helhet i undervisningen, vilket skulle kunna uppnås genom större
bredd i ämnesvalet, men också genom att ge en historisk, kulturell och samhällelig
anknytning till lärostoffet. Naturvetenskap skiljer sig från andra kulturyttringar genom
sin ständiga strävan efter sanning i beskrivningen av den observerade naturen. Detta
tänkesätt är användbart och fruktbart i många olika sammanhang och bör komma alla
till del.
Robin Millars (1996) artikel Towards a Science Curriculum for Public Understanding
uttrycker liknande tankar. Med utgångspunkt från undersökningar angående förståelsen
av naturvetenskapliga begrepp och fenomen, ställs frågan hur vi skall utforma
naturvetenskaplig undervisning för att den skall vara meningsfull för alla. Endast en
liten minoritet av alla skolelever kommer att ägna sig åt naturvetenskap professionellt.
Hur kan skolan både ge en meningsfull naturvetenskaplig allmänbildning till
majoriteten, samtidigt som den tillfredsställer och stimulerar minoriteten? I ett försök att
besvara frågan, betonas vikten av helhet och sammanhang. Här framhålls även betydelsen av praktiska moment och vardagsanknytning, vilken emellertid ingalunda är
intuitiv eller trivial. Det påpekas dessutom, att eleverna bör få framföra sina egna tankar
19
och att de bör ges tillfällen att pröva dem. Uttryckt med andra ord förespråkas således
allsidigt, självständigt arbete under god ledning, och insatt i ett sammanhang.
Såväl Carson som Millar framhåller vikten av helhet och sammanhang, men också
naturvetenskapens allmännytta. Millar betonar dessutom betydelsen av praktiskt arbete.
Förmodligen anser de flesta naturvetare, att observationer och experiment har en given
plats inom forskning och undervisning, och då borde laborationer vara en naturlig del av
skolarbetet. Det är det oftast också, men i varierande omfattning och i olika former,
vilket jag skall ge exempel på i det följande.
6.2 Vad är en laboration?
I Nationalencyklopedin (1993) definieras "laboration" som "praktiskt naturvetenskapligt
arbete, experiment, vanligen i undervisningssyfte. För ämnet fysik sägs i 1965 års läroplan (Skolöverstyrelsen 1965), att demonstrationer och laborationer bör ingå i undervisningen, och att målet för laborationer skall vara såväl kunskapsinhämtning som mättekniska färdigheter. Vidare sägs att "specialarbete i fysik bör till sin centrala del utgöras av en experimentell undersökning, vid vilken den självständiga bedömningen
tränas". Vid betygsättningen i fysik skall hänsyn tas även till elevernas "sätt att utföra
och redovisa laborationerna". Av dessa formuleringar kan man dra slutsatsen att
praktiska moment, i synnerhet laborationer, anses vara en naturlig och självklar del av
fysikundervisningen.
I 1994 års läroplan (Lärarförbundet 2004) sägs ingenting om enskilda ämnen. För att
hitta något jämförbart måste man därför gå till kursplanerna i fysik (Skolverket 2000).
Där finner man bland "Mål att sträva mot", att skolan i sin undervisning i fysik bl.a.
skall sträva efter att eleverna "utvecklar sin förmåga att föreslå, planera och genomföra
experiment för att undersöka olika fenomen samt beskriva och tolka vad som händer
genom att använda fysikaliska begrepp och modeller" samt att de "utvecklar sin
förmåga att med hjälp av moderna tekniska hjälpmedel samla in och analysera data samt
simulera fysikaliska fenomen och skeenden". Praktiska moment i fysikundervisningen
förordas alltså även i de moderna kursplanerna.
Laborativa inslag har förekommit i naturvetenskaplig undervisning sedan början av
1800-talet. Från tidigt 1900-tal förespråkas ett undersökande arbetssätt, och manualer
20
och anvisningar blir mer tillämpningsorienterade. Mot mitten av 1900-talet förändras
synsättet till att laborationer mestadels används för att illustrera och bekräfta det som
står i läroböckerna. På 1960-talet uppkommer både i England och USA en strävan att
engagera eleverna i ett undersökande arbetssätt, som en central del av naturvetenskapliga studier. Laborationer (eng. practical activities eller am. laboratory experiments)
omfattar många skilda aktiviteter. Normalt definieras de dock som att "elever växelverkar med material och utrustning för att observera och förstå naturen". Det kan innebära allt från att verifiera en påstådd princip till induktiva aktiviteter. Lärarens roll påverkas givetvis också, och sättet att instruera eleverna förändras från sträng styrning till
vägledning (Lunetta 1998).
Ovanstående speglar engelska och amerikanska förhållanden, men laborationer har en
viktig funktion i naturvetenskaplig undervisning i många länder, dock inte alla (se t.ex.
Séré et al. 1998). Praktiska aktiviteter kan vara av mångahanda slag och ha många
avsikter. I ett försök att få grepp om verksamheten har Millar et al. (1999) gjort en
klassifikation av laborationer och laborationers innehåll. Det ger kanske inget svar på
rubrikens fråga, men det visar mångfalden och möjligheterna. Millar et al. är inte de
första att klassificera laborationer, de hänvisar till flera tidigare arbeten. Exempelvis
Woolnough & Allsop (referens i Millar et al. 1999), som föreslår en indelning i fyra
grupper, nämligen övningar, praktik eller upplevelse, undersökningar samt illustration
av teori. Ett annat exempel är Kirschner & Meester (referens i Millar et al. 1999), som
föreslår en annan indelning i fyra grupper. Dessa är formell, experimentell, divergerande och handgriplig. Millar et al. anser, att den huvudsakliga anledningen till
praktiska aktiviteter i undervisningen, är att hjälpa eleven att hitta länkar mellan observerbara objekt och idéer. De definierar praktiska aktiviteter som: "All those teaching
and learning activities in science which involve students at some point in handling or
observing the objects or materials they are studying". Definitionen inkluderar såväl
begreppsliga som praktiska moment och ställer inga krav på var aktiviteterna äger rum.
Den kan omfatta egna aktiviteter, arbete med datorsimuleringar och videoinspelningar,
men även demonstrationer. Det är således en mycket vid definition, som strängt taget
inte kräver någon aktivitet från elevernas sida. Praktiska aktiviteter skiljer sig då från
annan undervisning endast därigenom att någon utför något, och inte bara talar om det.
Millar et al. (1999) gör en mycket detaljerad kartläggning av en laborations möjliga
moment och möjliga syften. Detta faller utanför ämnet för mitt arbete, jag hänvisar
21
därför den intresserade till deras artikel. Det egentliga syftet med deras kartläggning är
att bättre kunna studera vad som faktiskt görs under en laboration och hur effektivt avsikten förverkligas. Det i mitt sammanhang mest relevanta är, att Millar et al.´s
kartläggning även ger en uppfattning om hur skiftande laborationer kan vara utformade.
Sjöberg (2000, s.392) ger en mycket snarlik definition av praktiskt arbete i skolan.
"Praktiskt arbete i naturvetenskapliga ämnen kan vara så mycket; den enda gemensamma nämnaren är att elever inhämtar egna erfarenheter via material och utrustning –
de studerar objekten direkt, inte bara genom böcker och andra skriftliga källor". Han
fortsätter med att säga, att praktiskt arbete kan äga rum på olika platser och ha olika
mål. Sjöberg diskuterar också skolexperimentets utformning, pedagogiska syfte och
huruvida det är effektivt. En del av detta återkommer jag till i det följande.
En något annan infallsvinkel ger Kärrqvist (2002): "Till ett experimentellt naturvetenskapligt arbetssätt burkar man räkna färdigheter att avgränsa sitt system, ställa
hypoteser, utforma egna experiment, identifiera och kontrollera variabler, dra slutsatser
och på detta sätt utveckla sina tankemodeller och teorier". Det säger kanske inte vad en
laboration är, men ger en god bild av vilken roll experimentet har i undervisningen.
I LSE-undersökningen (Séré et al. 1998) konstateras att gränsen mellan laborationer och
andra metoder inom naturvetenskaplig undervisning är oklar och något godtycklig.
Emellertid förekommer i nästan alla länder undervisningsmoment, där elever och lärare
arbetar tillsammans i laboratorier eller på fältet. Begreppet laboration (eng. labwork)
kan då omfatta "alla naturvetenskapliga läraktiviteter där elever utför, eller ser någon
utföra, en praktisk uppgift, i laboratoriet eller någon annanstans" samt "läraktiviteter i
syfte att förbereda elever för praktiska uppgifter".
Efter dessa allmängiltiga definitioner på praktiskt arbete i skolundervisningen skulle
jag, i egenskap av praktiker, vilja ge min specifika syn på vad en laboration är. Först vill
jag tydligt skilja mellan observation och experiment, enligt följande:
En observation är ett mer eller mindre passivt iakttagande. Observatörens möjlighet
att påverka eller manipulera sitt studieobjektet är obefintlig. Den möjliga aktiviteten
22
består i att studera olika egenskaper och att hitta olika sätt att genomföra observationen. Det som kan påverkas är observationens medel och metoder.
Ett experiment är en aktiv försöksverksamhet. Experimentatorn kan själv bestämma
villkoren och utformandet. Undersökningsobjektet kan manipuleras och effekterna
därav kan studeras.
En laboration är en observation eller ett experiment som utförs inom skolundervisning. Den behöver inte omfatta ett experiments alla faser och är oftast tillrättalagt
i ett visst syfte för ett mer eller mindre bestämt mål.
Samtliga former av försöks- och iakttagelseverksamhet kräver god dokumentation för
att kunna tjäna i utbildnings- eller vetenskapligt syfte, eller för att kunna belysa den
vetenskapliga metoden. I alla former skall det finnas möjlighet att upprepa försöket för
att kontrollera resultatet. För- och efterarbetet är en väsentlig del av aktiviteten. En
genomtänkt planering av utförandet och en genomarbetat presentation av förloppet och
resultatet är nödvändiga, för att aktiviteten skall kunna sättas in i ett sammanhang och
bli meningsfull. Facklitteraturen (t.ex. LSE-undersökningen, Séré et al. 1998) nämner
nästan alltid för- och efterarbete som viktiga faktorer för att laborativ verksamhet skall
vara meningsfull och framgångsrik, men diskussionen handlar ändå mest om laborationers praktiska fas. Min egen erfarenhet säger också, att för- och efterarbetet är avgörande för att en laboration skall kommas ihåg. Därför skulle jag önska att de tydligare
inkluderas i begreppet laboration.
23
6.3 Sammanfattning
Vårt samhälle och vår kultur vilar på en naturvetenskaplig grund. För att vi alla skall
kunna vara delaktiga i detta, måste vi därför ha ett rimligt mått av naturvetenskaplig
bildning. Det finns olika åsikter om hur och i vilken grad detta kan uppnås, men det är
ofrånkomligt skolans uppgift att lägga grunden till en sådan bildning. Svårigheten är att
hitta lämpliga undervisningsformer, som tillfredsställer både dem som vill fördjupa sig i
naturvetenskap och dem som nöjer sig med en orientering. Praktiskt arbete, bl.a. i form
av laborationer, anses kunna främja intresset och förståelsen för naturvetenskap, och
även ge allmänt nyttiga kunskaper och erfarenheter.
Trots de något olika formuleringarna i litteraturen, är enigheten om vad en laboration är
tämligen stor. Det finns ingen konflikt mellan olika författares definitioner, snarare
kompletterar och förtydligar de varandra. Det karakteristiska för en laboration är att den
är en (utförd eller observerad) aktivitet, i vilken material eller utrustning hanteras. Förberedelserna till och resultaten från aktiviteten är en del av laborationen.
24
7. Exempel på och åsikter om praktiskt arbete i skolan
I detta avsnitt refereras några exempel på praktiskt arbete i skolan och några åsikter om
utformningen av, syftet och målet för detta. Exemplen skall visa något av det praktiska
arbetets mångfald i såväl avsikt som utförande.
Ntombela (1999) redogör i A Marriage of Inconvenience? för ett Sydafrikanskt projekt
som började år 1976 i syfte att ändra undervisningen i naturvetenskap från auktoritativt
lärarstyrt till elevcentrerat. Detta kom att medföra att praktiskt arbete fick en central roll
i undervisningen. Ideologin bakom detta var övertygelsen att eleverna lär sig naturvetenskap bäst om deras arbetsmetoder speglar vetenskapens. Författaren menar att
praktiskt arbete, som onekligen har många pedagogiska förtjänster, ofta förfelar att
förstärka elevers förståelse för naturvetenskapens väsen. Praktiskt arbete kan visserligen
underlätta förståelsen av begrepp och tillvägagångssätt, men därmed inte nödvändigtvis
av naturvetenskapens väsen. Han argumenterar vidare, att vetenskapligt arbete inte alls
är något förutsättningslöst upptäckande. Eleverna bör självklart få undersöka problem
som intresserar dem, men de bör göra det under vägledning. Då kan de förhoppningsvis
inse, att arbetsmetoderna måste väljas efter problemens art, och att resultaten även beror
på metoderna. I ett sådant arbetssätt är laborationens mål inte att komma fram till ett på
förhand givet resultat.
Molyneux-Hodgson et al. (1999) ställer frågan Is Authentic Appropriate? Artikeln
handlar om att yrkesutbildningar i England innehåller många praktiska aktiviteter, som
skall ge inblick i yrkeslivet. Motiveringen är, att eleverna sannolikt kommer att lära och
uppskatta naturvetenskap när de deltar i samma slags aktiviteter som professionella
vetenskapsmän. Men är detta bäst för eleverna, och hur ser verkligheten ut i klassrummen? Författarna har undersökt hur elever hanterar problemlösning i laborationer
och i praktiskt arbete med verklighetsanknytning. De konstaterar att eleverna inte alltid
uppfattar eller tar hänsyn till verklighetsanknytningen, utan genomför experimenten
utan sammanhang. Möjligen ges eleverna mer ansvar och frihet än deras kunskap tillåter
dem att bruka. Lärarens handledning tenderar å andra sidan att begränsa eleverna och
göra deras egen planering överflödig. En annan slutsats är, att eleverna gärna själva vill
komma underfund med saker, i stället för att få dem omtalade för sig. Det anses också
25
vara osannolikt, att eleverna får insikter om de inte vägleds i vad de skall beakta.
Slutligen kvarstår frågan, vad eleverna egentligen lär sig. En i mitt tycke egendomlig
anmärkning är, att det faktum att eleverna utför en mängd vetenskapsliknande arbete,
inte garanterar att de lär sig det föreskrivna naturvetenskapliga innehållet. Författarna
konstaterar dessutom, att en yrkes- och verklighetsanknuten naturvetenskap i utbildningen inte automatiskt ger den önskvärda inskolningen i yrkes- och vetenskapssamhällets praxis.
Bhattacharjee (2005), diskuterar i artikeln New Curricula Aim to Make High School
Labs Less Boring nya former för laborationsverksamhet i skolan. Författaren refererar
till en rapport från National Academies i USA, enligt vilken de flesta laborationer
handlar om att mekaniskt genomföra ett antal handgrepp, i stället för att behandla vetenskapliga spörsmål. Hon citerar även V. Lunetta, forskare vid Pennsylvania State
University, som säger att "för många elever innebär laborationer ett manipulerande av
utrustning, inte av idéer" samt M. Linn vid University of California, som säger att
"målet är att få eleverna att genomgå en process som speglar det som vetenskapsmän
gör". Detta försöker man åstadkomma genom att låta eleverna pröva ett öppet, undersökande arbetssätt i laborationer. De får arbeta med autentiska problem och uppmanas
att hitta egna lösningar. Arbetssättet skall också visa att experimentets utformning kan
påverka eller vara avgörande för resultatet, och skall hjälpa eleverna att förstå den
vetenskapliga metoden. Nytt instruktionsmaterial utvecklas för att underlätta för lärare
och elever att tillämpa öppna arbetsformer. Några lärare som har prövat metoden,
vittnar om att eleverna tycker att arbetet blir mycket roligare om de får ta egna initiativ.
Det finns emellertid problem också. Alla lärare har inte den utbildning de skulle behöva
för att tillämpa undersökande arbetsmetoder, och tiden räcker sällan till. Ett bedömningssystem, som lägger tonvikten på faktakunskaper i stället för vetenskapliga resonemang, anses också bidra till att skolorna inte visar någon större entusiasm för att införa
undersökande arbetssätt i undervisningen. Dessutom finns en del praktiska problem,
exempelvis hanteringen av laborationsmateriel, som kräver både ekonomiska och personella resurser. Trots allt finns det skolor som tycks göra framsteg, vilket inger hopp om
ett paradigmskifte i fråga om sättet att använda laborationer i undervisningen.
Tischler & Pätzig (1998) ger i sin rapport Projekt Atommodelle en god inblick i den
öppna undervisningsmetodens glädjeämnen och vedermödor. De båda lärarna genom26
förde sitt projekt i en gymnasieklass i Berlin. Eleverna fick i uppgift att använda ITteknik för att skaffa sig kunskap om ett ur kursplanen i fysik valt tema, och presentera
resultatet på Internet samt muntligt för sina klasskamrater. Elevernas arbeten, deras utvärderingar och lärarnas slutrapport finns publicerat på Internet. Detta var således ingen
laboration, men det var praktiskt och självständigt arbete. Den omfattande utvärderingen, där såväl lärare som elever kommer till tals, är värdefull därför att den förmedlar
synpunkter och erfarenheter från dem som har lyckats genomföra ett arbete trots många
svårigheter. För deltagarna oprövad teknik och nya arbetsmetoder medförde frustration
och tidsspillan. Om tillräcklig tid kan avsättas och om elever och lärare håller ut, lär de
sig dock mycket och känner i efterhand stor tillfredsställelse.
Sjöberg (2000, s.392) diskuterar skolexperimentets (= laborationens) uppläggning och
syfte. Det läggs ofta upp så att eleverna gör några få, väl tillrättalagda försök, vilket kan
vara pedagogiskt välmotiverat. Undervisningsmetoderna måste inte vara någon spegelbild av vetenskapens metoder, men man skall göra klart för eleverna vad som gäller.
Skolexperiment kan också användas för att visa hur fruktbart, eller rätt, ett teoretiskt
samband är. Förhoppningen är att eleven bättre kommer ihåg stoffet när det är bekräftat
i praktiken. Laborationer kan också upprepa klassiska försök, träna användningen av
teori i praktiska tillämpningar samt träna förmågan att använda mätapparatur och utrustning. Praktiskt arbete kan emellertid ha andra mål än enbart att förmedla kunskaper och
träna färdigheter inom naturvetenskap. Sjöberg ställer också frågan "är praktiskt arbete
mer effektivt än vanlig undervisning?" och säger att svaret beror på undervisningens
syfte och mål samt på sättet att bedöma elevernas prestationer. För att få en uppfattning
om betydelsen av experimentellt arbete måste även bedömningen innehålla praktiska
moment, vilket sällan eller aldrig är fallet.
Enligt Areskoug (2006, kap 15) är det nödvändigt att konkretisera undervisningen med
experiment och studiebesök. Experimentet är en del i en process, där eleven i samarbete
med kamrater och lärare skapar sin kunskap. Ett experiment kan ha en rad olika syften:
Väcka nyfikenhet.
Stärka begreppsförståelsen.
Pröva lagar och teorier.
Söka samband och lagar.
27
Kontrollera teoretiska förutsägelser och bestämningar.
Visa klassiska och historiska försök.
Öva experimentellt arbete och användning av mätapparatur.
Öva kreativitet och problemlösningsförmåga.
Göra fria undersökningar.
Areskoug menar att det kanske allra viktigaste syftet är att stärka begreppsförståelsen.
Donovan & Bransford (2005) talar i artikeln Scientific Inquiry and How People Learn
inte explicit om laborationer, utan allmänt om hur elever lär. De betonar vikten av goda
undervisningsstrategier, som låter eleverna erfara den undersökande processen. Denna
process omfattar skapandet av hypoteser, modellering, användandet av verktyg samt
socialt samarbete. Undervisningen måste utgå från elevernas vardagsföreställningar,
men också visa att naturlagar inte är intuitivt fattbara. För att förstå naturvetenskapliga
principer krävs ofta att vi reviderar våra vardagliga tolkningar av naturfenomen.
Författarna ger några exempel på resultat från undersökningar, som visar att elever inte
nödvändigtvis uppfattar experiment som en metod att testa idéer, utan snarare som en
metod att testa saker eller att uppnå ett förutbestämt resultat. Elever i alla åldrar tenderar
att förbise vikten av att i ett experiment hålla alla variabler utom en konstant. Modeller
betraktas typiskt som fysiska kopior av verkligheten. Eleverna kan inte skilja mellan
korrelation och kausalitet, och de förstår sällan att enstaka resultat inte behöver vara
representativa. De flesta elever inser inte heller vilken betydelse populationens storlek
har i en undersökning. Författarna föreslår undervisningsmetoder där inlärningen av
ämnesinnehållet integreras med undersökande arbete. Sådan undervisning innehåller
observationer, föreställningar och resonemang kring de fenomen som studeras, samtidigt som användningen av metoder och verktyg kan tränas.
Säljö et al. (1999) presenterar under titeln Artefakter som tankestötta en studie om vad
barn förstår av vissa grundläggande astronomiska begrepp, och hur de kan resonera när
de får tillgång till tankestöd i form av en artefakt, i detta fall en jordglob. Barn i åldrarna
7, 8 och 11 år intervjuades. Resultaten visar bl.a. att samma fråga ställd i två olika
intervjuer kan betyda mycket olika saker. Undersökarna hävdar också att jordgloben,
genom de associationer den ger, skapar en referensram för tolkningen av de frågor som
ställs. Det finns ingen neutral kontext i vilken barns begreppsbildning, kunskaper, före28
ställningar eller mentala modeller i sig kan testas. Kommunikation och kognition är i
alla sammanhang situerad. Betyder detta något i samband med laborationers roll? Jag
skulle vilja påstå att även laborationer, med den utrustning och de metoder som där
kommer till användning, och de erfarenheter de ger, kan vara en form av tankestötta i
lärandet av naturvetenskap.
Aufschnaiter, C. et al. (1999) presenterar i The Influence of Student´s Individual Experiences of Physics Learning Environments on Cognitive Processes sin undersökning
bland 16-17-åriga elever beträffande sambandet mellan deras individuella erfarenheter
och deras kognitiva utveckling. Till undersökningen inbjöds 30 elever till det universitet
där undersökarna var verksamma, för att där utföra laborationer vid tre tillfällen. Ämnet
för laborationerna var elektrostatik, och eleverna skulle laborera i grupper om tre. De
fick en låda med materiel samt ett antal kort med uppgifter, som mestadels bestod av
experiment. Under arbetets gång ingrep läraren vid specifika tillfällen och gav eleverna
kort med frågor och tankeexperiment. Eleverna videofilmades under laborationerna och
fick även svara på en enkät. Resultatet visar bl.a. att eleverna tycker om att utveckla
rutiner samt att de anser det vara intressant att lära sig nya saker och tänka ut nya
förklaringar. Sammantaget ger det eleverna en känsla av kompetens. Just känslan av
kompetens är viktig för att eleverna skall tycka att en uppgift har varit intressant och
rolig. Det framkommer också, att lönen för mödan måste komma snabbt, men inte för
snabbt. Eleverna måste under sitt arbete uppnå det önskade resultatet inom ungefär fem
minuter, annars känner de sig inte kompetenta. De bör också ha möjlighet att agera
självständigt. En god lärmiljö måste vara anpassad till elevernas förmåga och tillåta dem
alternativa tankemönster. För att främja intresset för naturvetenskap måste de positiva
erfarenheterna överväga. Därför skall undervisningen vara sådan, att den får eleverna att
känna lust, intresse och kompetens.
I en stor europeisk undersökning, Labwork in Science Education (Séré et al. 1998)
redovisas bl.a. olika typer av och olika motiv för laborationsverksamhet. En sammanfattning av undersökningen ges i avsnitt 10.
29
8. Sammanfattning och slutsatser
Från exemplen i föregående avsnitt framkommer följande angående utformningen av
och syftet med praktiskt arbete och laborationer i naturvetenskaplig undervisning:
8.1 Formen för praktiskt arbete och laborationer
Laborationer bör spegla vetenskapens arbetsmetoder, som inte är något förutsättningslöst upptäckande. Eleverna bör få undersöka problem som intresserar dem, men de skall
göra det under lärares vägledning (Ntombela 1999). Praktiska aktiviteter skall ha
verklighetsanknytning och ge inblick i yrkeslivet. Eleverna skall lära sig att själva
planera experiment, men lärarens handledning tenderar att begränsa dem (MolyneuxHodgson et al. 1999).
För närvarande handlar de flesta laborationer om att mekaniskt genomföra ett antal
handgrepp, det är snarare ett manipulerande av utrustning än av idéer. Nya former för
laborationsverksamhet utvecklas, vilka strävar efter ett öppet undersökande arbetssätt
och autentiska problem. Arbetet omfattar även utveckling av nytt instruktionsmaterial
(Bhattacharjee 2005). Den öppna undervisningsmetoden kan även tillämpas i projektarbeten, där eleverna uppmuntras till egna initiativ och tillåts göra egna erfarenheter.
Till elevernas uppgifter hör också redovisningen av arbetets förlopp (Tischler & Pätzig
1998).
Laborationer består ofta av några få, väl tillrättalagda försök. De kan t.ex. utformas som
en upprepning av klassiska försök, eller träna användningen av mätapparatur och
utrustning (Sjöberg 2000). Laborationer kan även vara en del av en undervisningsstrategi, där inlärningen av ämnesinnehållet integreras med undersökande arbete.
Därigenom får eleverna även erfara den undersökande processen (Donovan & Bransford
2005). Elever kan också utföra experiment i ett självständigt, men lärarlett grupparbete,
där de tilldelas ett antal uppgifter och har en uppsättning materiel till sitt förfogande
(Aufschnaiter, C. et al. 1999).
Undersökningar (Séré et al. 1998) visar, att laborationer i allmänhet är hårt styrda,
medan öppna projektarbeten sällan förekommer. Den typiska laborationen tycks bestå
30
av ett fåtal liknande aktiviteter. Lärare anser, att experiment som eleverna själva utför är
bättre än demonstrationer. Öppet arbete anses vara nyttigt, men inte i alla hänseenden.
Experiment som involverar modern teknik anses också vara bra. Undersökarna delar in
laborationer i följande tre typer: små grupper med hands-on experiment, integrerad
användning av modern teknik samt öppet arbetssätt.
8.2 Syftet med praktiskt arbete och laborationer
Laborationer kan göra undervisningen mindre lärarstyrd och mer elevcentrerad samt
underlätta förståelsen av begrepp och tillvägagångssätt. Strävan är då inte att eleverna i
laborationen skall uppnå ett på förhand givet resultat (Ntombela 1999). Andra förhoppningar med praktiskt arbete är, att eleverna skall lära och uppskatta naturvetenskap
bättre, och att deras inskolning i yrkes- och vetenskapssamhällets praxis underlättas
(Molyneyx-Hodgson et al. 1999).
Experimentell verksamhet skall spegla det som vetenskapsmän gör och skapa förståelse
för den vetenskapliga metoden (Bhattacharjee 2005). Den kan även visa hur fruktbart
eller rätt ett teoretiskt samband är (Sjöberg 2000), men viktigast är att stärka
begreppsförståelsen (Areskoug 2006).
I laborationer kan eleverna erfara den undersökande processen, de kan träna användningen av metoder och verktyg, och de kan lära sig att inte bara testa saker, utan även
idéer (Donovan & Bransford).
Praktiskt arbete kan även ha andra mål än att förmedla kunskaper och träna färdigheter
inom naturvetenskap (Sjöberg 2000). Genom att studera hur elever laborerar kan man
undersöka sambandet mellan deras individuella erfarenheter och deras kognitiva
utveckling (Aufschnaiter, C. et al. 1999).
I en undersökning framkommer, att lärare har flera mål med laborationer, varav det
viktigaste anses vara att knyta ihop teori och praktik. I undersökningens resultat föreslås
dessa tre huvudmotiv för laborationer: främja begreppslig förståelse, utveckla praktisk
skicklighet samt visa på betydelsen av experimentets utformning (Séré et al. 1998).
31
8.3 Övrigt
En del andra åsikter och tankar framförs också, främst beträffande laborationsresultatens beroende av design och metoder samt bedömningens betydelse. Ntombela
(1999), Bhattacharjee (2005) och Séré et al. (1998) framhåller att experimentets
utformning kan påverka eller vara avgörande för resultatet, vilket eleverna sällan eller
aldrig inser. Ett bedömningssystem som inte inkluderar praktiskt arbete utgör ett hinder
för utvecklingen av laborativ verksamhet (Bhattacharjee 2005) och gör det svårt att
uppskatta dess betydelse i undervisningen (Sjöberg 2000). Undersökningar och utvärderingar ger värdefull kunskap om hur praktiskt arbete uppfattas av lärare och elever
samt vari problemen och vinsten kan bestå (Donovan & Bransford 2005, Séré et al.
1998, Tischler & Pätzig 1998).
8.4 Slutsatser
Gemensamt för exemplen i avsnitt 7 är, att det hos myndigheter, forskare och lärare
tycks finnas en strävan att inkludera praktiskt arbete i naturvetenskaplig undervisning,
trots en viss oenighet och osäkerhet ifråga om dess mål och effektivitet. Det tycks inte
finnas någon önskan att avskaffa laborationerna, däremot finns en del åsikter om att och
hur de borde förbättras.
Utformningen av experimentellt arbete kan vara mycket skiftande. Kritikerna hävdar,
med stöd av undersökningar, att laborationer ofta bara är ett simpelt och hårt styrt manipulerande. Det tycks emellertid finnas en allmän strävan att övergå till mer undersökande och självständiga arbetsformer. Införandet av sådana arbetsformer fortskrider
dock långsamt, på grund av skolsystemens tröghet, allmänt bristande resurser och bedömningsmetoder, som inte beaktar praktiskt arbete.
32
9. Referenser
Aufschnaiter, Claudia von et al. (1999), The Influence of Student´s Individual
Experiences of Physics Learning Environments on Cognitive Processes. I John
Leach & Albert Chr. Paulsen (red.), Practical Work in Science Education,
Roskilde University Press
Areskoug, Mats (2006), Miljöfysik, Studentlitteratur
Bhattacharjee, Yudhijit (2005), New Curricula Aim to Make High School Labs Less
Boring, Science, 310, 224
Carlgren, Ingrid & Marton, Ference (2000), Lärare av i morgon, Lärarförbundet
Carson, Robert N. (1998), Science and the Ideals of Liberal Education. I Barry J. Fraser,
& Kenneth G. Tobin (red.), International Handbook of Science Education, Kluwer
Academic Publishers
Donovan, M. Suzanne & Bransford, John D. (2005), Scientific Inquiry and How People
Learn. I Suzanne M. Donovan & John D. Bransford (red.), How Students Learn,
The National Academic Press, Washington D.C.
Egidius, Henry (2003), Pedagogik för 2000-talet, Natur och Kultur
Ekstig, Börje (2002), Naturen, naturvetenskapen och lärandet, Studentlitteratur
Isaksson, Christer (2003), Skolutveckling för samhällsutveckling – ur ett videoinspelat
samtal mellan forskarna om perspektiven på skolutveckling. I Gunnar Berg &
Hans-Åke Scherp (red.), Skolutvecklingens många ansikten, Myndigheten för
skolutveckling, Liber
Johansson, Bo & Svedner, Per Olov (2001), Examensarbetet i lärarutbildningen,
Kunskapsföretaget i Uppsala AB
Kärrqvist, Christina (2002), Problemlösande färdigheter – motorn i tillägnandet av
naturvetenskap. I Helge Strömdahl (red.) Kommunicera naturvetenskap,
Studentlitteratur
Lemke, Mariann et al. (2001), Outcomes of Learning, Results from PISA 2000,
National Center for Education Statistics, USA
Lunetta, Vincent N. (1998), The School Science Laboratory: Historical Perspectives and
Contexts for Contemporary Teaching. I Barry J. Fraser, & Kenneth G. Tobin
(red.), International Handbook of Science Education, Kluwer Academic Publishers
Lärarförbundet (2004), Lärarens handbok
33
Martin, Michael O. et al. (2004), TIMSS 2003 International Science Report,
International Association for the Evaluation of Educational Achievement, USA
Millar, Robin (1996), Towards a Science Curriculum for Public Understanding, School
Science Review, 77, 280
Millar, Robin et al. (1999), Mapping the domain. I John Leach & Albert Chr. Paulsen
(red.), Practical Work in Science Education, Roskilde University Press
Molyneux-Hodgson, Susan et al. (1999), Is Authentic Appropriate? I John Leach &
Albert Chr. Paulsen (red.), Practical Work in Science Education, Roskilde
University Press
Nationalencyklopedin (1993), Bra Böcker
Ntombela, G. M. (1999), A Marriage of Inconvenience? I John Leach & Albert Chr.
Paulsen (red.), Practical Work in Science Education, Roskilde University Press
Séré, Marie-Geneviève et al. (1998), Labwork in Science Education, Project funded by
the European Comission under the Targeted Socio-Economic Research Programme,
www.pjb.co.uk/npl/bp4.htm (hämtad i mars 2006)
Sjöberg, Svein (2000), Naturvetenskap som allmänbildning, Studentlitteratur
Skolverket & Högskoleverket (1997), Mer formler än verklighet, ungdomars attityder
till naturvetenskap och teknik, Nothäfte 9/1997, ISSN 1104-8050
Skolverket (2000), Skolverkets föreskrifter om kursplaner och betygskriterier för kurser
i ämnet fysik i gymnasieskolan, SKOLFS 2000:49, www.skolverket.se (hämtad i
mars 2006)
Skolöverstyrelsen (1965), Läroplan för gymnasiet, Skolöverstyrelsens skriftserie 80,
SÖ-förlaget
Strömdahl, Helge (2002), Avgränsa, idealisera, modellera. I Helge Strömdahl (red.)
Kommunicera naturvetenskap, Studentlitteratur
Svenska språknämnden (2000), Svenska skrivregler, Liber
Säljö, Roger et al. (1999), Artefakter som tankestötta. I Ingrid Carlgren (red.),
Miljöer för lärande, Studentlitteratur
Tischler, Frank & Pätzig, Dirk (1998), Abschlussbericht des Projektes "Atommodelle",
Georg Forster Oberschule, Berlin, home.germany.net/101-92989/atom/absan.htm
(hämtad i mars 2006)
34
10. Bilaga: Referat av några undersökningar och ett skolprojekt
Följande referat bifogas för min egen dokumentation och för läsarens bekvämlighet. Jag
har försökt att göra en saklig sammanfattning av det (för mitt arbete) mest väsentliga.
Av nödvändighet blir bedömningen av vad som är väsentligt delvis min, och formuleringarna är oftast mina egna.
10.1 Mer formler än verklighet
(Skolverket & Högskoleverket 1997). Studien, vars syfte är att undersöka ungdomars
attityder till naturvetenskap, är ett beställningsverk av NOT-projektet (Myndigheten för
skolutveckling och Högskoleverket), SAF (Svenska arbetsgivareföreningen), Kungl.
Ingenjörsvetenskapsakademin, NUTEK (Verket för näringslivsutveckling) och Civilingenjörsförbundet. Undersökningen gjordes bland högstadie- och gymnasieelever från
olika delar av Sverige. Mer specifikt ville man ha svar på frågorna varför ungdomar
väljer naturvetenskaplig och teknisk inriktning på gymnasiet samt varför de inte gör det.
Ungdomarna intervjuades i gruppdiskussioner. Grupperna bestod av 6-8 elever, varav
två från grundskolans nionde klass, gymnasieelever från första årskursen på NVprogrammet samt minst en gymnasieelev från SP-programmet. Eleverna valdes från
Stockholm, Växjö, Haparanda och Hällefors. Sistnämnda ort har endast gymnasium
med yrkesförberedande program. Anledningen till att jag refererar denna undersökning,
som inte alls handlar om laborationer, är att den ger en bakgrund till de förutsättningar
och villkor inom vilka naturvetenskaplig undervisning bedrivs.
Förutom gruppdiskussionerna förekom även associationsövningar, där ungdomarna fick
tänka sig in i en situation där de besökte två olika rum, naturvetenskapsrummet och
teknikrummet. NV-rummet väcker associationer till något gammalt och tråkigt.
Människor som laborerar uppfattas som koncentrerade, tysta och trötta. Även i teknikrummet ser man experimenterande människor, men där upplevs de som mera levande
och deras arbete som roligare. Överhuvudtaget uppfattas teknik som lättare och roligare
än naturvetenskap.
Föräldrar, syskon, kompisar, SYO-konsulenter och lärare påverkar elevernas föreställningar och val. Kunskapen om de olika utbildningarna är inte alltid så stor, fördomar,
35
myter och rykten kan spela en stor roll. Man vet dessutom sällan vad ett visst yrke
egentligen innebär. Genomgående önskas mer och bättre information. Studiebesök och
besök av personer med konkret erfarenhet uppskattas. NV-programmet väljs därför att
det ger behörighet till många typer av högre studier och för att det har hög status. Den
höga statusen förklaras med att det anses vara svårt att förstå matematik och naturvetenskap, och att man måste förstå, inte bara plugga. Yrken som läkare, civilingenjör
och forskare upplevs som tjusiga och välavlönade, ofta utan att eleverna vet vad dessa
yrkesutövare konkret sysslar med. En förmodad avigsida av NV-programmets höga
status är, att den kan utgöra en press för icke-motiverade elever att ändå söka dit.
Lärarnas inflytande är stort. De kan inspirera eller avskräcka, ge positiva eller negativa
omdömen, skapa goda eller dåliga förväntningar och slutligen hjälpa eller stjälpa elevernas egna ambitioner och farhågor. Omgivningens, inte minst kompisarnas, attityder kan
underlätta eller försvåra valet av inriktning och genomförandet av studierna. NV-elever
anses nämligen av många vara ambitiösare och duktigare än andra, men kanske också
mera inskränkta i sina intressen. Det kan därför vara en social nackdel i umgängeskretsen att gå på NV-programmet.
Bland undersökarnas slutsatserna finner man, att ungdomars attityder till matematik,
naturvetenskap och teknik präglas av osäkerhet och okunskap. Valet av gymnasieprogram grundar sig på många andra skäl än enbart intresse för ämnena. I många fall
sker valet snarare trots ett relativt ointresse, därför att det anses ge en rimlig möjlighet
att skjuta upp ett definitivt studie- eller yrkesval. NV-programmet anses vara brett,
därför att det ger behörighet till många utbildnings- och yrkesvägar. Den rådande uppfattningen är också, att NV-programmet, till skillnad från andra gymnasieprogram,
kräver förståelse, inte bara inlärningsförmåga. Vetskapen om en hård arbetsmarknad
föder en önskan att skaffa sig goda förutsättningar och kvalifikationer, men ofta utan en
realistisk insikt i de egna personliga förutsättningarna.
10.2 Labwork in Science Education
(Séré et al. 1998) är en omfattande europeisk undersökning, utförd under åren 1996-98.
Deltagande länder var Danmark, Frankrike, Tyskland, England, Grekland, Italien och
Spanien, men alla länder deltog inte i undersökningens alla moment. Det övergripande
syftet för studien var att finna nya, bättre och gemensamma undervisningsmetoder inom
36
naturvetenskaplig utbildning samt att bilda forskargrupper för att utveckla europeiskt
samarbete. För att uppnå syftet valde man att studera en företeelse som är specifik för
naturvetenskap, nämligen experimentets roll i undervisningen. Den slutliga rapporten är
en omfattande beskrivning av hela studien, där även den använda forskningsmetodiken
diskuteras. Jag väljer att ge en ganska utförlig sammanfattning av uppläggningen och de
viktigaste resultaten beträffande laborationsverksamhet, men utelämnar forskningsmetodiska frågor, eftersom det ligger utanför min frågeställning.
Hela undersökningen bestod av följande fem moment:
1) kartläggning av olika typer av laborationsverksamhet,
2) aktuell laborationspraxis,
3) elevers föreställningar av naturvetenskap,
4) lärares föreställningar av naturvetenskap,
5) lärares motiv för laborationsverksamhet.
Utöver detta utfördes 23 fallstudier beträffande laborationspraxis, tillsammans med en
analys av huruvida laborationer främjar lärandet. Samtliga undersökningar gjordes på
gymnasie- och inledande universitetsnivå. Elevernas beteenden under en laboration
påverkas av vilka föreställningar de har om naturvetenskap och om sitt lärande. På
samma sätt påverkas lärarna av sina föreställningar i utformandet av laborationer.
Därför gjordes undersökningarna av elevers och lärares föreställningar om och kring
naturvetenskap och lärande.
I studiet av aktuell laboratoriepraxis ville man göra en överblick över situationen i de
deltagande länderna. Man studerade både laborationers uppläggning och innehåll. Det
finns stora skillnader mellan de olika länderna i fråga om laborationsverksamhetens
omfattning, i varje fall på gymnasienivå. I vissa länder förekommer regelbundna laborationer, i andra beror det på lärarens intresse, och i åter andra förekommer laborationer
sällan eller aldrig. Å andra sidan förekommer av läraren utförda demonstrationer i alla
deltagarländer. Öppna (open-ended) projektarbeten förekommer sällan. Laborationer
bedöms genom betygsättning av rapporter, i vilka försökets innehåll, utförande och
resultat beskrivs och eventuellt diskuteras. På gymnasienivå är laborationerna i allmänhet hårt styrda. Eleverna uppmanas inte att göra eller pröva något eget, inte heller att
37
undersöka samband eller att välja mellan olika alternativa förklaringar. Den typiska
laborationen tycks bestå av ett fåtal likartade aktiviteter.
I studiet av elevers föreställningar om naturvetenskap kunde följande tre riktningar
urskiljas.
1) Fokusering på data. Eleverna ansåg att insamlandet och tolkningen av data mer eller
mindre automatiskt ger en tillförlitlig beskrivning av verkligheten.
2) Radikal relativism. Här ansåg eleverna att tolkningen av data och slutsatserna därav
är så problematiska att det aldrig går att göra ett experimentellt väl underbyggt val
mellan olika förklaringsalternativ.
3) Samband mellan teori och praktik. I denna syn antas teori och metodval växelverka i
laboratoriearbetet, med möjlighet till ömsesidig påverkan.
Eleverna tycks ha svårigheter att se samband mellan å ena sidan teorier, å andra sidan
utformningen, utförandet och tolkningen av experiment. Följden kan bli, att eleverna
inte kan tillgodogöra sig laborativ verksamhet på ett effektivt och konstruktivt sätt i sitt
lärande. Eleverna kan därigenom också få svårt att bedöma kvaliteten hos insamlade
data och vilka slutsatser som kan, eller inte kan, dras av dessa.
Skolundervisningen bör ge en rimligt god allmän föreställning om naturvetenskap. Här
har lärarna en stor uppgift och ett stort ansvar. Därför undersöktes även lärares syn på
naturvetenskap. Totalt 145 lärare från två länder tillfrågades. Svaren från gymnasie- och
universitetslärare visade sig vara ganska likartade. Lärarna anser följande:
1) Naturvetenskaplig forskning grundar sig på kontrollerbara experiment och genomtänkta observationer.
2) Forskare tolkar resultat från experiment med ledning av teorier.
3) Det krävs empiriska undersökningar för att underbygga vetenskapliga teorier.
4) Tolkningen av insamlade data påverkas av experimentets utformning, av teoretiska
preferenser och av metoden för dataanalys.
I undersökningen om lärares motiv för att inkludera laborationer i undervisningen,
ombads lärarna att rangordna följande påståenden om målet med laborationer:
1) Knyta ihop teori och praktik.
2) Utveckla experimentell skicklighet.
38
3) Få inblick i vetenskapligt tänkande.
4) Stimulera motivation, personlig utveckling och social kompetens.
5) Utvärdera elevernas kunskaper.
Mer än 40% av lärarna ansåg påstående 1) vara laborationens viktigaste mål. Fysiklärare ansåg det vara viktigare än kemi- och biologilärare. I övrigt var ordningen så som
den presenteras ovan. Skillnaden mellan länderna var liten.
I fråga om laboratoriearbetets utformning, ansåg lärarna generellt att experiment som
utförs av eleverna själva fungerar bäst för att stödja lärandet i alla bemärkelser. Öppet
(open-ended) arbete ansågs också vara nyttigt, men inte i alla hänseenden. Även
experiment som involverar modern teknik samt hårt styrt laboratoriearbete ansågs vara
bra i vissa hänseenden. Undersökarna menar att dessa resultat bör kunna användas för
att finna och fokusera på de motiv som många lärare anser vara viktiga. De borde också
kunna användas i framtida studier om hur effektivt lärarnas avsikter förverkligas i
elevernas laboratoriearbete.
I fallstudierna tittade man på olika typer av laborationer. Man intresserade sig inte bara
för den effekt laborationer har på elevers lärande, utan också för elevernas intellektuella
och praktiska aktiviteter under själva laborationen. Laborationerna delades in i tre typer.
1) Små grupper och handgripliga (hands-on) experiment, 2) integrerad användning av
modern teknik, och 3) öppet (open-ended) arbetssätt. Dessutom studerades fall där man
antingen fokuserade på enstaka moment i arbetet, eller på hur laborationer presenteras i
litteraturen. Resultaten visar bl.a. att elever genomgående har svårt för att koppla ihop
teori med praktik, dvs. de kan inte tillämpa sina teoretiska kunskaper i sina praktiska
aktiviteter. Datorer och datorprogram för simuleringar och presentation av data
stimulerar, mer än något annat, eleverna till diskussioner om den begreppsliga bakgrunden till en försökssituation. I öppna arbetssätt finns många implicita mål, som inte
lätt kan synliggöras, men som kan uppnås under arbetets gång. Man konstaterar också
att ett öppet arbetssätt ställer speciella krav på lärarna. Ytterligare en slutsats är, att
instruktioner för utförandet av laborationer samt presentationer av laborationsförsök i
litteraturen bör utformas utifrån en konkret försökssituation.
Med ledning av dessa resultat föreslår undersökarna tre huvudmotiv för laborationer.
Dels de traditionella målen, att främja begreppslig förståelse och utveckla praktisk
39
skicklighet, dels de mindre vanliga målen , att behandla olika undersöknings- och databearbetningsmetoder samt visa på betydelsen av experimentets utformning. Alla dessa
faktorer påverkar varandra inbördes. Var man vill lägga tonvikten beror på vad man vill
uppnå med laborationen.
En sammanfattning av hela undersökningen mynnar ut i följande rekommendationer:
1) Laborationer i naturvetenskaplig undervisning borde kunna ha en större bredd ifråga
om mål för lärande, än vad som är fallet för närvarande.
2) Laborationer borde vara bättre utformade och ha tydligare pedagogiska mål. Färre
försöksmoment per laboration och en mer sammanhängande uppläggning (av hela
undervisningen) hade varit en fördel.
3) Det är angeläget att utveckla bättre metoder för bedömningen av laborationer.
4) Lärarna är viktiga för att laborationsarbete skall vara effektivt. Därför bör lärarna få
utbildning och stöd, både i fråga om utformning och handledning av laborationsverksamhet.
10.3 TIMSS 2003
(Martin et al. 2004), Trends in International Mathematics and Science Study är en internationell undersökning som utförs vart 4:e år. Syftet är att samla information om och
kartlägga de sammanhang i vilka matematisk och naturvetenskaplig undervisning bedrivs. I undersökningen ingår även att bedöma färdigheter hos elever i årskurserna 4 och
8. I slutrapporten finns en hel del intressant statistik, t.ex. vilken utbildning lärare i
naturvetenskap har, hur undervisningen är upplagd och vad eleverna förväntas göra på
lektionerna. Jag har inte explicit använt undersökningen i mitt arbete, eftersom jag
främst inriktar mig på gymnasienivå. Icke desto mindre vill jag omnämna den, eftersom
det är synnerligen intressant och tänkvärd läsning, även för en gymnasielärare.
10.4 PISA 2000
(Lemke et al. 2001), Program for International Student Assessment är regelbundna (vart
3:e år) utvärderingar av 15-åringars "reading, mathematics and science literacy" i
OECD-länder. Här definieras science literacy som förmågan att tillämpa naturvetenskapliga principer och tankesätt i en mängd olika situationer. PISA-undersökningarna är
inte i sig relevanta för mitt arbete. Jag nämner dem ändå, dels därför att det har varit
svårt att hitta internationella undersökningar som inte bara omfattar barn, dels därför att
40
de ger en uppfattning om ungdomars naturvetenskapliga förmåga och kunskap. I kombination med andra typer av undersökningar, t.ex. om undervisningens omfattning och
uppläggning, skulle man kunna utläsa effekten av olika slags undervisning. Därav skulle
man kanske kunna bilda sig en uppfattning om experimentets betydelse i naturvetenskaplig undervisning.
10.5 Projektarbete i fysik på gymnasiet
Projektet "Atommodelle" genomfördes 1997-98 i en sista årskurs på Georg Forster
Gymnasium i Berlin. Initiativtagare var Frank Tischler och Dirk Pätzig, lärare i fysik respektive informatik. Målet var att eleverna skulle lära sig att använda nya media,
särskilt IT-teknik. Eleverna skulle själva välja ett tema ur kursplanen för fysik, söka
relevant kunskap och presentera resultatet för sina klasskamrater och på Internet. I de
muntliga presentationerna skulle datorteknik användas. I elevernas uppgifter ingick
dessutom att de skulle utarbeta lärostoff (i skrift och digitalt på CD), som framgent
kunde användas i undervisningen. Efter avslutat projekt gjordes en utvärdering, där
både lärarna och eleverna redogjorde för sina erfarenheter. Alla var nöjda såtillvida, att
arbetet hade varit roligt och lärorikt. Lärarna klagade över byråkratiska och tekniska
problem samt att projektet krävde mycket extra arbete, som de fick utföra på fritiden.
Inte minst behövde de egen fortbildning inom olika områden. De menade också, att
projektet blev så lyckat därför att de var två, som var och en kunde hjälpa eleverna inom
sin specialitet. Det gjorde att såväl innehållet som tekniken fick lika mycket uppmärksamhet. Eleverna framhåller informationssökningens vedermödor, i synnerhet för den
som är ovan. Även om man hittar relevant information, kan nivån och språket orsaka
problem. Informationen på Internet är inte alltid pedagogisk, därför tvingades de även
använda böcker. Sökmotorer på Internet visade sig vara billigare och effektivare än sökning i databaser. Eleverna uttrycker tillfredsställelse över att ha fått arbeta självständigt
och över möjligheten att använda ny teknik och nya media. Helhetsintrycket är, att alla
tycker att det har varit en bra erfarenhet, men att arbetssättet kräver mycket tid samt
tekniskt och administrativt stöd från skolan. Hela redovisningen av projektet finns på
skolans hemsidor på Internet. Jag refererar projektet därför att det handlar om praktiskt
och självständigt arbete, och för den föredömliga presentationen och utvärderingen.
41
