Lärarutbildningen
Lärande och Samhälle
Natur-Miljö-Samhälle
Examensarbete
15 högskolepoäng, avancerad nivå
Elevföreställningar och lärande om syror
i grundskolans senare år
Pupils’ Ideas and Learning About Acids in Primary School
Marcella Osman
Lärarexamen 330hp
Lärarutbildning 90hp
2012-04-05
Examinator:
Handledare:
Agneta
Ange
Rehn
handledare
Handledare: Jesper Sjöström
2
SAMMANFATTNING
Det är vanligt att elever har vardagsföreställningar om naturvetenskapliga processer.
Dessa föreställningar skiljer sig oftast från de naturvetenskapliga teorierna.
Vardagsföreställningar betraktas som ett hinder för elevers lärande och därför bör
vardagstänkandet beaktas. I denna studie har jag utforskat högstadieelevers tankar och
föreställningar kring syror. Jag har undersökt om dessa elevföreställningar ändras efter
genomförd undervisningssekvens om syror och i så fall på vilka sätt de ändras.
Undersökningsmetoden jag använde var enkätmetoden. Enkäter bestående av öppna
frågor delades ut till högstadieelever i en kommunal grundskola i Sverige före och efter
genomförd undervisningssekvens.
Resultatet visar att eleverna har många vardagsföreställningar kring begreppet syror.
Dessa föreställningar förändras efter genomförd kemiundervisningssekvens. Elevernas
vardagsföreställningar ersätts inte av de vetenskapliga, vilket överensstämmer med
tidigare forskningsstudier. Vardagstankar har visat sig svåra att förändra. Den här
studien upplyser om att skolans naturvetenskapliga undervisning ständigt bör utvecklas
med hänsyn till eleversvardagsföreställningar och med fokus på elevernas lärande.
Nyckelord: begreppsförståelse, begreppsförändring, conceptual change, elever, enkäter,
kemiundervisning, syror, vardagsföreställningar.
3
4
Innehållsförteckning
1 Inledning
7-8
8
1:1Syfte och frågeställningar
2 Litteraturgenomgång
9-15
9
10-11
12-13
13-15
2:1Styrdokument
2:2 Vardagsföreställningar
2:3 Conceptual Change
2:4 Elevers tankar om syror
3 Metod
3:1 Urval
3:2 Undersökningsmetoder
3:3 Procedur
3:3.1 Målbeskrivning
3:3.2 Undervisningssekvensens arbetsmetoder
3:3.3 Läromedel
3:4 Etiska ställningstaganden
3:5 Validitet & Reliabilitet
3:6 Databearbetning
4 Resultat och analys
4:1 Vad är det som gör citron surt?
4:2 Vad innehåller alla syror gemensamt?
4:3 Vad är det som bestämmer surhetsgraden i sura ämnen?
4:4 Sammanfattande analys av resultatet
5 Diskussion
16-22
16
17
18-21
18-19
19-20
20-21
21
21-22
22
23-30
23-25
25-27
28-30
30
31-33
6 Personlig slutkommentar
34
7 Referenser
35-36
5
6
1 Inledning
Under min lärarutbildning med inriktning kemi, biologi och matematik för grundskolans
senare år, blev jag alltmer intresserad av elevers tänkande och lärande. Jag blev speciellt
nyfiken på hur elever tänker kring naturvetenskapliga företeelser och hur de tar till sig
naturvetenskapliga
begrepp.
Vanligtvis
har
elever
vardagsföreställningar
om
naturvetenskapliga processer. Dessa föreställningar är ibland felaktiga jämfört med
naturvetenskapens teorier.
Björn Anderssons (2001) och Svein Sjöbergs (2000) sammanställningar av olika
forskningsstudier visar att eleverna har vardagsföreställningar och att dessa tankar är
svåra att bli av med. Andersson (2001) menar att vardagsföreställningar blir ett hinder
för elevers lärande och därför bör eleversvardagstänkandet utmanas. Exempelvis om
man har föreställningen att materia försvinner då man eldar upp den, blir det svårt att ha
förståelse för kemi.
Att vara medveten om elevers tänkande om naturvetenskapliga processer är av stor
betydelse för att kunna utforma en undervisning som först och främst utgår ifrån dessa
föreställningar och sedan försöka förändra dessa tankar mot de vetenskapliga.
Andersson (2006) betonar att elevers användande av begreppen växer med erfarenheter.
Därför är det viktigt att elevers vardagstänkande blir undersökt för att försöka omarbeta
dessa föreställningar till vetenskapligt korrekta begrepp och därmed utveckla skolans
naturvetenskapliga undervisning. Alltså, först bör man undersöka vilka kunskaper
elever har om naturvetenskapliga processer och sedan utifrån dessa försöka bygga en
bättre undervisning.
I läroplaner betonas att undervisningen ska utgå ifrån elevers förutsättningar och
förförståelse. Enligt Lgr 11 (Skolverket 2011 s. 8) ska ”undervisningen anpassas till
varje elevs förutsättningar och behov. Den ska främja elevernas fortsatta lärande och
kunskapsutveckling med utgångspunkt i elevernas bakgrund, tidigare erfarenheter, språk
och kunskaper”. De missuppfattningar eleverna har kan hindra deras fortsatta lärande.
Därför bör hänsyn tas till elevernas missuppfattningar vid utveckling av läroplaner för
7
naturvetenskapsämnen (Demircioğlu 2005). Om elevers förförståelse är dokumenterad
innan påbörjad undervisning kan de jämföra sina kunskaper både före och efter
undervisningen för att bli medvetna om sitt eget lärande.
Under min praktik på min verksamhetsförlagda tid, vft, blev jag särskilt nyfiken på
vilka föreställningar grundskoleelever (grundskolans senare år) har om begreppet syror.
Tidigare har det gjorts mycket forskning om gymnasieelevers föreställningar kring syror
(Toplis 1998; Demircioğlu m.fl. 2005; Ringnes & Hannisak 2006; Lindeblad 2007;
Barke m.fl. 2009; Demdrcdoğlu 2009; Romklao m.fl. 2010) men inte särskilt mycket
om grundskoleelever (Ringnes & Hannisak 2006). Därför bestämde jag mig för att
undersöka högstadieelevers vardagsföreställningar kring begreppet syror och jämföra
elevernas kunskaper före och efter kemiundervisningen.
1:1 Syfte och frågeställningar
Syftet med den här studien är att undersöka högstadieelevers tankar och föreställningar
kring ett kemi begrepp. Syftet är också att undersöka om och hur dessa föreställningar
ändras, om dessa helt eller delvis ersätts av vetenskapligt tänkande, efter genomförd
undervisningssekvens om begreppet.
Mina två forskningsfrågor är därför:
1. Vilka föreställningar (dvs. förförståelse) har högstadieelever om begreppet
syror?
2. Hur förändras dessa föreställningar av genomförd undervisning om begreppet
syror?
8
2 Litteraturgenomgång
I det här kapitlet redovisar jag kort om styrdokument som gäller kemiundervisning och
syror. Sedan skriver jag om elevers vardagsföreställningar, begreppsförståelse,
begreppsförändring, conceptual change och om elevers tankar kring begreppet syror.
2:1 Styrdokument
Enligt Lgr 11 (Skoverket 2011 s. 144) ska eleverna med hjälp av kemiundervisningen
utveckla kunskaper om kemiska sammanhang. Kemiundervisningen ska också väcka
intresse för att undersöka omvärlden. Eleverna ska genom kemiundervisningen utveckla
sin förmåga att använda kemikunskaper för att kommunicera, granska information och
ta ställning i frågor som rör energi, miljö, hälsa och samhälle. Eleverna ska använda
kemins begrepp, modeller och teorier för att beskriva och upplysa kemiska samband i
naturen, inuti människan och samhället. Undervisningen ska skapa förutsättningar för
eleverna att kunna skilja mellan naturvetenskapliga och andra sätt att beskriva
omvärlden.
I kursplanen för kemi i Lgr 11 (Solverket 2011 s. 147- 148) för årskurs 7-9 anser jag
att följande centrala innehåll har med syror att göra:
-
kemin i naturen: bl a partikelmodell, kemiska föreningar och hur atomer sätts
samman till molekyl- och jonföreningar genom kemiska reaktioner. Lösningar,
syror, baser, pH-värde.
-
kemin i vardagen och samhället: bl a innehållet i mat och drycker samt dess
betydelse för hälsan, kemiska processer i människokroppen och aktuella
samhällsfrågor som rör kemi. Vanliga kemikalier i hemmet och i samhälle.
-
kemins metoder och arbetssätt: bl a systematiska undersökningar, planering,
utförande, analysmetoder, dokumentation av undersökningar med tabeller,
diagram, bilder och skriftliga rapporter. Utveckling av begrepp, modeller och
teorier.
9
2:2 Vardagsföreställningar
Forskningsstudier visar att elever ofta utformar sina egna teorier om hur världen
fungerar men att dessa tankar ofta strider mot de vetenskapliga (Demircioğlu m.fl.
2005). Elever konstruerar sina egna föreställningar och dessa hänvisas i litteraturen som
missuppfattningar, alternativa föreställningar, förutfattade meningar, mm (Demircioğlu
m.fl.
2005).
Sjøberg (2000)
och Andersson (2008)
benämner
dessa
som
vardagsföreställningar. Andersson (2008) upplyser att elevernas föreställningar i olika
västländer påminner om varandra. Exempel på påståenden är; (1) ”när ett dött djur
ruttnar bort då dör och försvinner atomerna eller (2) efter när man brukat elektricitet
försvinner det” (Ehlen 2006 s. 15 examensarbete).
Elevers missuppfattningar eller vardagsföreställningar kan uppstå från många olika
källor. Ibland kan dessa källor istället leda vissa elever till att behålla sina alternativa
föreställningar. Dessa källor kan bland annat vara erfarenheter som förekommer i
vardagslivet, traditionell instruktionsspråk, lärare, obalans mellan lärare och
elevkunskap om vetenskap (Demircioğlu m.fl. 2005). Elevers kemiska kunskaper
skapas på samma sätt utifrån olika källor såsom formella instruktioner, från vetenskap
och experiment samt informella källor som t ex familj och kamrater (Lindeblad 2007).
Andra källor kan vara användning av olika modeller i syra-bas-kemi, kemiska termer
som har ändrat sin mening och läroböcker (Demircioğlu m.fl. 2005; Romklao m.fl.
2010).
Andersson (2001) beskriver förekomst av en komplicerad relation mellan vardagligt
och vetenskapligt tänkande. Vetenskapligt kunnande förklaras som att det inte kan
existera utan vardagskunnande. Kvalitativt skiljer sig det vetenskapliga tänkandet från
vardagstänkandet, men vetenskapligt tänkande bygger på vardagstänkande. Enligt
Andersson (2001) beskrev Vygotskij de vardagliga begreppen som rika på erfarenhet
men fattiga på generalitet, förklaringsförmåga och systematik till skillnad från de
vetenskapliga. Enligt Andersson (2008) menar Vygotskij att människans kunskap
utvecklas i ett socialt sammanhang, d v s i interaktion med samhälle, skola, andra
människor och kultur. Det är en förutsättning att eleverna befinner sig tillsammans med
människor som använder begreppen för att ta till sig begreppen. Exempel på situationer
där människor använder begreppen kan vara när de berättar, studerar, teoretiserar eller
10
löser problem. Utöver detta ska eleven vara aktiv, vilket innebär att man tar sitt ansvar
och att man tar till sig kunskap i en samverkan med andra.
Det har gjorts många undersökningar om hur elever förstår olika naturvetenskapliga
processer och begrepp, som t ex ljus och rörelse. Forskning visar att elever har
vardagsföreställningar om olika naturvetenskapliga fenomen före undervisningen och
dessa föreställningar kan ofta beskrivas med ett antal kategorier. Ett vanligt beteende
som förekommer hos många elever är att inte komma ihåg skolkursernas vetenskapliga
begrepp, medan vardagsföreställningarna finns kvar även efter undervisningen
(Andersson 2008). Därför bör skolans naturvetenskapliga undervisning ta hänsyn till
vardagligt tänkande. Skolan kan t ex stimulera samspel mellan vardagligt och
vetenskapligt tänkande genom att tillämpa de vetenskapliga begreppen på olika sätt på
vardagslivet och vardagligt tänkande. Möjligtvis kan det vardagliga tänkandet utmanas
och utvecklas (Andersson 2001).
Sjöberg (2000) menar att det är absolut nödvändigt att allt lärande börjar där eleven
befinner sig. För att ny kunskap ska konstrueras måste den befintliga förändras. Man
måste bygga på elevernas erfarenheter och kunskaper. Detta anses på olika sätt vara
problematiskt. Exempelvis, olika barn har olika erfarenheter att bygga på. Detta kan
leda till att man i undervisningen, bara bygger på en grupps erfarenheter på bekostnad
av andras. Ännu svårare blir det att bygga på elevernas kunskaper med tanke på att
eleverna har olika vardagsföreställningar och kunskaper. Därför är det viktigt att läraren
tar reda på vilka föreställningar som både är och inte är utbredda genom att göra sin
egen ”diagnos” för att ta reda på var eleverna befinner sig.
Sjöberg (2000) menar att vissa föreställningar går att bygga på men inte andra. De
elevföreställningar som går att vidare påbygga är de föreställningar som kan förbättras,
modifieras och fördjupas. Medan elevföreställningar som skiljer sig helt från skolans
kunskap går inte att vidare påbygga. Här är det bättre att läraren strävar efter att få
eleverna att bli av med sina föreställningar. Generellt bör en lärares strategi vara att
försöka förstöra elevers befintliga föreställningar och ersätta dem med bättre eller nya.
Detta kan enbart uppnås av eleven själv och inte läraren. Läraren har till ansvar att
skapa situationer som får eleven att vilja använda och se en mening med de nya
(mentala) redskapen.
11
2:3 ”Conceptual change”
Forskare betonar i forskningsstudier att det är viktigt att identifiera elevernas alternativa
föreställningar, men ännu viktigare är det att hitta sätt att förstöra eller förhindra dessa
föreställningar (Demdrcdoğlu 2009). Forskare inom naturvetenskapsutbildning har
fokuserat på att utveckla metoder, modeller eller med andra ord strategier för att
förändra elevernas vardagsföreställningar till vetenskapliga. Dessa modeller kan vara
olika pedagogiska strategier. Denna typ av studier kallas conceptual change modeller.
(Denna term är på engelska och jag väljer att använda den engelska beteckningen
eftersom den saknar en etablerad svensk term, men begreppsförändring är en möjlig
svensk översättning.) Dessa har accepterats som effektiva pedagogiska modeller för att
omstrukturera elevernas alternativa föreställningar och missuppfattningar (Demdrcdoğlu
2009).
Termen conceptual change kan ha flera betydelser. Ibland avser den processen av
lärande och ibland syftar den på produkten. Ibland menas med conceptual change
situationer där ett begrepp byts mot ett annat och ibland där ett begrepp modifieras på
något sätt, exempelvis genom uppdelning i två. Vissa gånger syftar conceptual change
på relationen mellan hur begreppen förändras och andra gånger att nya begrepp läggs
till utan förlust av de ursprungliga idéerna (Scott m.fl. 2007).
I conceptual change modellen finns det fyra steg som måste uppfyllas för att eleven
ska uppleva concentual change (Demircioğlu m.fl. 2005; Scott m.fl. 2007;
Demdrcdoğlu 2009). Dessa fyra steg är: (1) elever måste bli missnöjda med sina
tidigare föreställningar, (2) den nya uppfattningen måste vara begriplig, (3) den nya
uppfattningen måste vara rimlig, och (4) den nya uppfattningen måste vara givande.
Enligt conceptual change teorin är kognitiv konflikt en viktig faktor, även om dess
positiva och negativa effekter på vetenskap ifrågasätts. Exempel på kognitiv konflikt är
när en elev testar att använda sina befintliga idéer i en ny situation. Alltså kognitiva
konflikter hos eleverna kan uppkomma i samband med instabila situationer
(Demircioğlu m.fl. 2005; Lindeblad 2007). Flera forskare har visat att undervisning som
bygger på conceptual change kan vara effektiv på att förändra elevernas
kemiföreställningar (Demircioğlu m.fl. 2005).
12
Det finns också studier som har visat att de flesta elever behåller sina missuppfattningar
och lärare kan ha svårt att undervisa för conceptual change (Demdrcdoğlu 2005).
Eftersom conceptual change kan vara tidskrävande och gradvis, som inträffar med
upplevelser och erfarenhet under längre tidsperioder. Conceptual change innebär mer än
kognitiva aspekter och kan påverkas av tro, motivation, lärande attityder och
sociokulturella sammanhang. Dessa faktorer kan främja eller hindra conceptual change
(Trundle m.fl. 2007; Demdrcdoğlu 2009).
2:4 Elevers tankar om syror
Ämnet kemi betraktas som ett av de svåraste ämnena (Demdrcdoğlu 2005) och
syrakemi uppfattas som ett svårt område (Romklao m.fl. 2010). Många elever har svårt
att förstå grundläggande begrepp inom kemi (Demdrcdoğlu 2005). Det har rapporterats i
forskningsstudier att gymnasieelever har vardagsföreställningar på ett antal områden
inom kemi, bland annat syror. Eftersom förståelsen för syra-bas-kemin involverar
förståelse av många andra områden inom kemi, konstruerar eleverna ofta
vardagsföreställningar kring syra-bas området. Alltså, att behärska syra-bas begreppen
kräver behärskning av andra grundläggande kemibegrepp. Området syror är t ex
relaterat till materia, kemisk jämvikt, kemiska reaktioner och lösningar (Demircioğlu
m.fl. 2005; Lindeblad 2007; Demdrcdoğlu 2009; Romklao m.fl. 2010).
Syraområdet uppfattas som svårt bland gymnasieelever bland annat på grund av att
ämnet upplevs som abstrakt, att området har ett svårt vetenskapligt språk och att det
kräver komplexa beräkningar (Lindeblad 2007). Det finns en del forskning som menar
att kunskapsbrist om materia kan orsaka svårigheter i förståelsen av syraområdet och att
elever har förståelsesvårigheter för materia, partiklar, molekyler, atomer och joner
(Lindeblad 2007). Därför blir det svårt för dessa elever att tillämpa detta inom
syrakemin (Lindeblad 2007).
Vanliga föreställningar eller missuppfattningar kring syror som har identifierats hos
gymnasieelever (Demircioğlu m.fl. 2005; Ringnes & Hannisak 2006; Lindeblad 2007;
Barke m.fl. 2009) och grundskoleelever (Ringnes & Hannisak 2006) är följande:
13
1) ”Alla syror är farliga” (Ringnes & Hannisak 2006). Syror blir beskrivna med en
”aggressiv effekt”, såsom syror förstör, syror fräter, syror kan bränna dig, för att ta reda
på om ett ämne är en syra kan man testa om det fräter på något (Demircioğlu m.fl. 2005;
Lindeblad 2007; Barke m.fl. 2009). Att syror är gula, röda eller sura (Barke m.fl. 2009).
Att syror uppfattas som farliga är en vanlig föreställning om syror både i skolan och i
samhället. Det här tankesättet är felaktigt eftersom vi t ex äter mat som innehåller
många olika syror. Det som avgör om en syra är farlig eller inte är koncentrationen,
styrkan och biologiska effekten (Ringnes & Hannisak 2006).
2) ”Ämnen som innehåller H är syror” (Ringnes & Hannisak 2006). Alla syror
innehåller H, men alla ämnen som innehåller H behöver inte vara syror. Exempelvis,
H2, CH4 eller NH3 är inte syror, även om de innehåller H. NH3 (Ammoniak) är till och
med en bas (Ringnes & Hannisak 2006).
3) ”En syra och en sur lösning är samma sak” (Ringnes & Hannisak 2006). Många
elever kan inte skilja mellan rena syror och utspädda sura lösningar (Demircioğlu m.fl.
2005; Ringnes & Hannisak 2006; Barke m.fl. 2009). Rena syror med undantag av
saltsyra, är uppbyggda av molekyler, medan utspädda syralösningar är huvudsakligen
uppbyggda av joner (Demircioğlu m.fl. 2005; Barke m.fl. 2009). Exempelvis,
vätekloridgasen HCl, är en syra, men när denna gas bubblas i vatten då bildas det
saltsyra som är en sur lösning. I saltsyran finns inga HCl-molekyler utan endas Cl- joner
och H3O+ joner bland vattenmolekyler. En sur lösning är vattenlösning som innehåller
H3O+ (aq) i överskott, relativt till OH- (aq) (Ringnes & Hannisak 2006).
4) ”En koncentrerad syra är en ren syra” (Ringnes & Hannisak 2006). En koncentrerad
lösning kan aldrig vara ett rent ämne, därför att begreppet koncentration används om
lösningar. Vissa elever påstår att en koncentrerad syra är 100 % syra men så är inte
fallet, eftersom exempelvis koncentrerat saltsyra innehåller bara 37 % HCl. Detta
innebär att i 100 gram koncentrerad saltsyra är det 63 gram vatten (Ringnes & Hannisak
2006).
5) ”Koncentration och styrka är samma sak” (Ringnes & Hannisak 2006). Det är
vanligt att dessa två begrepp blandas ihop och missuppfattas. Hur mycket av ämnet som
14
finns i en given volym av syralösningen anges av syrans koncentration. Däremot, hur
många procent av syrapartiklarna som släpper ifrån sig H+-joner i vattnet anges av
syrastyrkan (Ringnes & Hannisak 2006).
6) ”En syras styrka beror på pH-värdet av lösningen” (Demircioğlu m.fl. 2005; Barke
m.fl. 2009). En del elever påstår att pH är ett mått på surhetsgraden och att en syras
styrka kan bestämmas genom att använda en indikator, som t ex en universell indikator
som kan kvantitativt uppskatta pH-värdet genom färgjämförelser. Dessutom, att
skillnaden mellan starka och svaga syror bestäms av pH-värdet (Demircioğlu m.fl.
2005; Barke m.fl. 2009).
15
3 Metod
I det här metodkapitlet skriver jag först om studiens urval och sedan motiverar de
använda undersökningsmetoderna. Därefter beskriver jag undersökningens procedur,
både om hur jag gick till väga med enkäter och om den genomförda
undervisningssekvensen, inklusive dess målbeskrivning, arbetsmetoder och läromedel.
Sedan belyser jag etiska ställningstaganden, validitet och reliabilitet av studien.
Slutligen förklarar jag hur databearbetningen gick till.
3:1 Urval
Till min undersökning valde jag högstadieelever från två klasser, i årskurs 8 och 9.
Eleverna från båda klasserna var från samma skola. Dessa elever har undergått samma
lokalarbetsplan på skolan och har haft samma kunskapsmål i alla ämnen, inklusive
kemi. Båda klasserna har tidigare inte haft kemiundervisning inom arbetsområdet syror.
Detta utgjorde grunden för mitt val av dessa två klasser.
Totalt deltog 40 elever i undersökningen, från årskurs 8 deltog 19 elever och från
årskurs 9 deltog 21 elever. Årskurs 8 klassen bestod egentligen av 20 elever och
årskurs 9 klassen bestod av 23 elever. Alltså sammanlagt från båda klasserna var det tre
elever som var frånvarande den dagen undersökningen startades och därför fick dessa
elever överhuvudtaget inte delta i undersökningen. Detta för att undvika bortfall i
studien. Antalet elever i båda klasserna var jämnt fördelat mellan flickor och pojkar.
Eleverna från båda klasserna, känner mig sedan tidigare eftersom jag har praktiserat
en del på deras skola. Skolan var en vanlig kommunal grundskola i en förort i Skåne.
De flesta av eleverna på denna skola har gått tillsammans sedan förskolan. Överlag
fungerade samarbetet väl mellan eleverna i båda årskurserna samt mellan elever och
lärare som var verksamma i den här skolan. Det rådde också bra samarbete mellan
lärarna och övriga personalen på skolan.
16
3:2 Undersökningsmetoder
Jag valde att undersöka elevernas föreställningar inom arbetsområdet syror genom att
använda mig av enkätmaterial. Jag fann enkätmetoden lämplig för min undersökning för
att få ett större antal svar som kunde kategoriseras. Johansson och Svedner (2001)
beskriver enkäter vara bäst lämpliga för att ta reda på fakta eller hitta förhållningssätt,
eftersom enkäter ger bred (men ytlig) information. Intervjuer, å andra sidan, är lämpliga
för att t ex fördjupa sig i bakomliggande orsaker, eftersom de ger djupare (men smalare)
information (Johansson och Svedner 2001).
Jag ansåg enkätmetoden vara lämplig för min studie eftersom den har många fördelar
som passar min undersökning. Dessa fördelar är: (1) stort material för undersökningen
(Bryman 2008), (2) respondenten svarar i lugn och ro (Hagell 2009), (3) att ha friheten
att kunna svara anonymt (Bryman 2008) för att våga svara öppet om sina tankar och
idéer utan att t ex riskera förlöjligande och (4) alla svarar på exakt samma frågor vilket
leder till mindre risk att sträva efter att ge socialt acceptabla svar eller att hoppa över
känsliga frågor (Hagell 2009).
Naturligtvis finns det vissa nackdelar också med enkätmetoden, nämligen att det kan
ge bortfall (Bryman 2008), det går inte att komplettera (Bryman 2008), identitet för
respondenten kan inte styrkas och läs- samt skrivsvårigheter kan hindra (Hagell 2009).
Med tanke på syftet med min studie, övervägde fördelarna med enkätmetoden över dess
nackdelar. Därför valde jag att använda mig av enkätmetoden.
För att undersöka elevernas förståelse för och föreställningar om syror använde jag
en enkät bestående av följande tre frågor av öppen typ:
1. Vad är det som gör citron surt?
2. Vad innehåller alla syror gemensamt?
3. Vad är det som bestämmer surhetsgraden i sura ämnen?
Jag valde att använda mig av öppna frågor och inte flervalsfrågor för att inte på något
sätt influera elevernas svar och tänkande (Bryman 2008).
17
3:3 Procedur
Projektet (undervisningssekvensen) genomfördes under sammanlagt tolv lektioner
totalt, dvs. sex lektioner för årkurs 8 och sex lektioner för årskurs 9, där varje lektion
var 60 min lång. En av dessa sex lektioner användes för ett experiment om syror.
Samma ämnesområde (syror) och undervisningssekvens genomfördes för både årskurs 8
och 9, fast varje årskurs undervisades för sig. Jag själv, som blivande lärare höll i
undervisningen för båda klasserna men bedömningen på momentet utfördes av den
ordinarie lärare. Båda klasserna har aldrig haft kemiundervisning inom arbetsområdet
syror tidigare och detta bekräftades av den ordinarie NO-läraren.
Den här undersökningen består av två delar. På första delen av undersökningen, för
att undersöka elevernas vardagstänkande och ta reda på deras vardagsföreställningar om
begreppet syror, delades enkäter ut under första lektionen innan undervisningen
påbörjades. I andra delen av undersökningen, efter avslutad undervisningssekvens
delades enkäter ut till samma elever med samma frågor för att jämföra deras kunskaper
före och efter undervisningen samt undersöka hur dessa föreställningar ändras efter
genomförd undervisning om syror. I avsnitt 3.5.2 beskrivs den genomförda
undervisningssekvensen.
3:3.1 Målbeskrivning
Innehållet i arbetsområdet bestämdes utifrån Lgr 11 (Skolverket 2011). Konkreta mål
som jag formulerade för projektet, som varje elev skulle förstå och uppnå, var följande:
Du ska förstå samt kunna begreppen syra, pH, joner, surt regn, försurning av
naturen, kalkning, indikatorer och sura oxider.
Du ska kunna olika egenskaper hos syror.
Du ska kunna skilja mellan och namn ge starka samt svaga syror.
Du ska kunna kemiska tecken för vissa grundämnen och kemiska formler för
vissa kemiska föreningar.
18
Du ska ange och beskriva reaktionsformler för vissa kemiska reaktioner
relaterade till syror.
Du ska känna till vanliga syror som ingår i mat och dryck och deras betydelse
för hälsan.
Du ska kunna följa instruktioner och kunna genomföra undersökningar utifrån
givna planeringar.
Du ska kunna dokumentera dina undersökningar med t ex tabeller, diagram,
bilder och skriftliga rapporter.
3:3.2 Undervisningssekvensens arbetsmetoder
Nedanstående arbetsmetoder genomfördes under projektets gång. Stor vikt har lagt ner
på
att
skapa
kommunikativa
situationer,
varierande
lärandesituationer
och
arbetsmetoder i syfte att uppnå ökat lärande samt ökad möjlighet att bygga upp nya
konstruktioner, vilket diskuteras bland annat av Sträng och Dimenäs (2000).
Eleverna arbetade individuellt vid flera tillfällen under projektets gång, bland
annat när de svarade på enkäterna för undersökning av vardagsföreställningar
inom syror samt när de arbetade individuellt med arbetsuppgifter i form av
frågor om syror. Här var eleven igång med sitt lärande samtidig som den
tränades på läs-och skrivprocessen.
En stor del av undervisningsplaneringen för projektet bestod av grupparbete som
läraktivitet i samband med olika aktiviteter för att skapa kommunikativa
situationer. Exempelvis, en kunskapstest utfördes gruppvis i par där eleverna
kommunicerade i form av samtal och förmedlade tankar om sina kunskaper och
erfarenheter kring syror. På den nästsista lektionen var en repetitionsstund
inplanerad för eleverna att i par berätta för varandra vad de lärt sig hittills.
En presentations uppgift var också planerad och genomfördes gruppvis om två
eller tre elever. Presentationensformen var frivillig, dvs. varje grupp fick
bestämma själv hur de ville redovisa sin presentation. Det kunde t ex vara i form
av inspelning av video, ljud eller kombination av båda, texter, artiklar,
teckningar, bilder, concept map, etc. Temat för presentationen var också
19
frivillig. Den kunde handla om vad som helst inom syror. Eleverna skulle på
egenhand söka information och använda den för uppgiftens syfte. Eleverna hade
alltså stor frihet gällande presentationsuppgiften vilket gav dem en chans till
kreativitet och ökad lärande.
En annan kommunikationssituation som användes var klassamtal, där jag som
lärare ställde frågor till hela klassen och eleverna svarade genom att räcka upp
handen. Inledningen av området t ex utfördes i klassamtal, vilket syftade till att
få elevernas intresse och förståelse för relevansen av ämnet och samtidigt få
igång en diskussion om arbetsområdet i klassrummet. Här, syftade klassamtalen
till att uppfölja samtalen mot önskad kunskap och rätta till felaktig kunskap.
Under genomgången utfördes enkla experiment med syror medan eleverna
tittade och observerade samt fick en verklig bild av ämnet och kunskapen.
Ett experiment genomfördes i grupper om två elever. Experimentet handlade om
egenskaper hos syror. Experimentet bestod av en frihetsgrad eftersom dess
problem och genomförande bestämdes av läraren medan svaret (resultatet) gavs
av eleven. Syftet var att väcka elevernas nyfikenhet och intresse för experiment
samt naturvetenskap, se relevansen av ämnet, koppla vetenskapen till
verkligheten samt träna och skaffa laborationsvana. Frihetsgraden var låg, med
tydliga instruktioner, men eleverna fick möjlighet att samarbeta och samtidigt ta
ansvar.
3:3.3 Läromedel
Under det här projektet har olika läromedel används så som läroböcker, digitala medier,
dator, internet, youtube, powerpointprogram, filmer, bilder, tanke- eller begreppskarta,
teckningar, olika kommunikativa situationer, laboration, experiment, laborationsrapport
och modeller.
Läroboken i kemi som den här skolan använde för grundskolans senare år var Kemi
Lpo, bok 1, TEFY läromedel, 2008. Läroboken var lättläst, lättbegriplig, hade tydliga
bilder med glada färger, anknöt till vardagslivet, hade en bra sammanfattning och
20
studieuppgifter efter varje kapitel samt bra förslag på samtliga laborationer efter varje
avsnitt. Jag tyckte dock att innehållet var ganska grundläggande och inte täckte
kunskapskraven enligt Lgr 11 (Skolverket 2011). Därför kompletterade jag med fyra
andra läroböcker i kemi för grundskolans senare år. Dessa fyra böcker var: (1) Spektrum
kemi, Folke A Nettelblad och Christer Ekdahl, Ljungföretagen 2002, (2) Bonniers kemi,
Karin Nettelblad, Daleke Grafiska AB 2001, (3) Gleerups NO kemi, Gert Mårtensson,
Skogs Tryckeri AB 1996 och (4) Kemi fokus, Berth Andreasson, Kent Boström och Eva
Holmberg, Alfa print 2007.
3:4 Etiska ställningstaganden
Innan jag påbörjade min undersökning tog jag kontakt med skolpersonalen på skolan
som jag valt till min studie. I ett samtal med dem ville jag fråga bland annat elevernas
ordinarie NO- lärare för att få tillåtelse om att genomföra min enkätundersökning på
deras skola. Jag ville också kontakta elevernas föräldrar gällande deras medgivande för
min undersökning. Då blev jag informerad om att jag inte behövde få föräldrarnas
medgivande. Detta för att skolan redan hade sedan tidigare fått föräldrarnas medgivande
för liknande undersökningar. Dessutom var enkätundersökningen helt anonym och
elevsvaren skulle endast användas för mitt examensarbete, vilket eleverna blev
informerade om innan studien påbörjades. I mitt examensarbete har jag inte heller
identifierat kommunen eller skolan som undersökningen handlar om.
3:5 Validitet & Reliabilitet
Validitet kan förklaras med att man mäter det man vill mäta (Bryman 2008). Däremot
Reliabilitet däremot anger tillförlitligheten i en mätning, dvs. hur noggrant man mäter
det man vill mäta (Bryman 2008).
Med tanke på mina forskningsfrågor har jag i den här studien försökt formulera
enkätfrågorna så tydligt som möjligt och att dessa ska täcka mina frågeställningar.
Naturligtvis finns det en risk att eleverna tolkar frågorna felaktigt eller på ett annat sätt
än vad de avser. Därför valde jag att vara närvarande i klassrummet när enkäterna
21
delades ut till eleverna för att ha möjlighet att besvara elevernas frågor och funderingar
kring enkätfrågor samt otydligheter. Dessutom vid enkättillfället hade eleverna gott om
tid på sig att svara på frågorna i lugn och ro. Eftersom det var samma elever som
svarade på samma enkät både före och efter undersökningssekvensen var det inte
nödvändigt med något pre- och post-test (Bryman 2008)
3:6 Databearbetning
Enkätmaterialet samlades in och utifrån elevsvaren konstruerade jag lämpliga kategorier
för att sammanställa och analysera resultatet. Alltså kategorier skapades utifrån den
insamlade empirin. Kategoriseringen gjordes genom att sortera elevernas olika
påståenden och observerade vilka av dessa tankar som var lika samt olika. Likadana
påståenden betraktades som en kategori. De påståenden som skilde sig eller var olika
sammanställdes på olika sätt och placerades i kategorier. Min huvudstrategi var att
försöka så mycket som möjligt inte ändra på elevernas svar. En och samma elev
hamnade inte i flera kategorier utan tillhör endast en kategori. Mestadels hamnade flera
eller många elever under en och samma kategori. Utifrån sammanställda svaren och
kategorier har jag dragit slutsatser om elevernas tankar och föreställningar om begreppet
syror, för både före och efter kemi undervisningen.
För att illustrera hur kategoriseringen gick till i den här undersökningen ska jag ange
exempel på hur t ex kategori 1 skapades utifrån empirin för undersökningsfrågan ” Vad
innehåller alla syror gemensamt?”. När jag sorterade elevernas påståenden, var det:
Fyra elever som menade att ”alla syror är både sura och innehåller oxider.”
Fem elever som menade att ”alla syror är sura.”
Därför bestämde jag att sammanslå dessa två elevsvaren och skapa en kategori med
benämningen ”Alla syror är sura och/eller innehåller oxider”.
22
4 Resultat och analys
I det här kapitlet svarar jag på mina forskningsfrågor:
1. Vilka föreställningar (dvs. förförståelse) har högstadieelever om begreppet
syror?
2. Hur förändras dessa föreställningar av genomförd undervisning om begreppet
syror?
Här anges resultatet av forskningsfrågorna för varje enkätfråga. Dessa enkätfrågor är:
(1) vad är det som gör citron surt? (2) vad innehåller alla syror gemensamt? och (3) vad
är det som bestämmer surhetsgraden i sura ämnen?
4:1 Vad är det som gör citron surt?
Innan
kemiundervisningen
startades,
undersöktes
elevernas
förförståelse
och
vardagsföreställningar om vad det är som gör citron surt. Elevsvaren visas i Tabell 1.
Resultatet visar att eleverna har varierande förkunskaper och föreställningar om varför
citronen är surt. Vissa av dessa idéer är faktiskt vetenskapligt korrekta, som t ex
kategori 1 och 2, att citron är surt för att den innehåller sura syror eller syror
överhuvudtaget och att citron är surt på grund av citronsyran. Exempel på elever som är
mer eller mindre på rätt spår vetenskapligt är:
-
”En sur syra, vätska”.
-
”citron innehåller ett ämne som gör den sur”
Dessa påståenden som finns i kategori 3 och 4 passar in relativt väl vetenskapligt,
nämligen att de flesta frukter smakar mer eller mindre surt, beror på att de innehåller
23
ämnen som bildar sura lösningar samt att en citron måste innehålla ett ämne som gör
den sur.
Vissa elever tror att citronens surhet kommer från c-vitaminer eller askorbinsyra, vilket
inte är riktigt korrekt (se kategori 5). C-vitamin är ett annat namn för askorbinsyra,
vilket i sig är en syra men citronens surhet beror huvudsakligen på citronsyran som
finns i den men samtidigt belyser detta elevers tankesätt. De kanske inte vet att cvitaminer och askorbinsyra är samma ämne, men är medvetna om att cvitaminer/askorbinsyra är sura eller att de innehåller en syra.
I kategori 5 framgår det att det finns elever som kopplar citronens sura smak till
vätejonkoncentrationen. Detta tyder på att dessa elever har viss kunskap om syror. De
vet inte att citronsyran ger citronen dess sura egenskap men möjligtvis att alla syror
innehåller väte och att vätejonkoncentrationen bestämmer surhetsgraden hos syror. En
felaktig föreställning som också framkommer i kategori 5 är nämligen att det är syre
som gör en citron surt. Detta innebär att dessa elever kopplar grundämnet syre till syror.
En möjligförklaring kan vara mellan deras benämningar. Eftersom benämningen ”syre”
och ”syra” är väldigt lika, kan de därför lätt förvecklas bland elever. Detta påstående har
dock absolut inget vetenskapligt stöd.
Efter undervisningen undersöktes elevernas föreställningar igen för att jämföra dessa
med deras förförståelse innan undervisningen. En tydlig jämförelse av elevernas
kunskaper före och efter undervisningen redovisas i Tabell 1. Resultatet visar att
elevernas tankesätt har ändrats av undervisningssekvensen. De flesta av de elever som
anade att citronen måste innehålla ett ämne som gör den sur, såsom t ex syror eller en
vätska, men visste inte specifikt vilket ämne, gick över till det vetenskapligt korrekta
uppfattningen, nämligen att citronsyra ger citronen dess sura smak. Däremot, lyckades
undervisningen inte minska på antalet elever som hade för sig att det är c-vitamin,
askorbinsyra eller syre som ger upphov till citronens sura smak. Tvärtom, dessa elever
ökade något i antal efter undervisningen.
24
Tabell 1. Visar bearbetade kategorier om syror utifrån rådata som erhölls ur elevsvaren.
Kategorierna grupperades till fem kategorier, både före och efter kemiundervisningssekvensen.
Kategori
nummer
Vetensk
apligt
korrekt
1
Relativt
vetenska
pligt
korrekt
Vetensk
apligt
felaktigt
3
2
4
5
Vad är det som gör citron surt?
Kategorier
Antal
elever/procent
Före
Citron är surt för att den innehåller sura 16
syror eller syror överhuvudtaget
40%
Citron är surt för att den innehåller
16
citronsyra
40%
Citron är surt för att den innehåller
3
vätska som t ex saft
7,5%
Citron är surt för att den innehåller ett
3
ämne som gör den surt
7,5%
Surheten hos citron kommer antingen
2
från syre, c-vitaminer, mängden väte
5%
eller askorbinsyra
Antal
elever/procent
Efter
7
17,5%
28
70%
1
2,5%
1
2,5%
3
7,5%
4:2 Vad innehåller alla syror gemensamt?
Innan kemiundervisningen påbörjades, undersöktes elevernas föreställningar om vad
alla syror innehåller gemensamt. Elevernas svar grupperades till fem kategorier som
framgår i Tabell 2. Från elevernas svar kommer det tydligt fram att eleverna har egna
tankar om vad syror innehåller gemensamt. Eleverna har olika påståenden.
Några elever nämnde att gemensamt för alla syror är att de innehåller väte (kategori
1). Eftersom dessa elever inte har haft kemiundervisning kring syror tidigare, kan de ha
fått denna kunskap från ett annat moment inom kemi eller är dessa elever ambitiösa och
har skaffat sig denna kunskap på eget initiativ och intresse. Detta bekräftas av deras
ordinarie kemilärare.
25
Kategori 3 visar att en del elever tycker att alla syror är sura och vissa av dessa elever
menar att syror är både sura och de innehåller samtidigt oxider. De korrekta
vetenskapliga idéerna är när syre reagerar med grundämnen bildas ämnen som kallas
oxider. En oxid som ger upphov till en sur lösning när den löses i vatten kallas för en
sur oxid. I kategori 4 påstår eleverna bland annat att alla syror är vätskor samt har smak.
Exempelvis svarar en elev så här:
- ”Alla syror innehåller vätska”.
Det stämmer inte riktigt att alla syror är vätskor men det är helt rätt att syror har en
smak, smaken är sur. Vetenskapligt är det oxoniumjonerna, H3O+, som ger syrorna deras
sura egenskaper. Både det ämne som före reaktionen med vatten kan avge en vätejon,
H+, och den vattenlösning som efter reaktionen har upptagit vätejonen som då innehåller
oxoniumjoner, brukar kallas för syror. Detta betyder att syror innehåller vätejoner som
frigörs när syran blandas med vatten. Andra exempel på elevsvar som tillhör kategori 4
är följande:
- ”Alla syror innehåller vatten och syre”.
Kategori 5 visar att en del elever verkar ha missuppfattningar om begreppet
koncentration och utspädda lösningar eftersom några elever påstår att alla syror är
frätande vid låga koncentrationer, vilket är helt fel eftersom syrorna bör bli mindre
frätande ju mer utspädda de blir. Däremot, att dessa elever nämner begreppet ”låg
koncentration” signalerar om att de har hört talas om begreppet tidigare.
Det visar sig att några elever tycker att alla syror innehåller en karboxylgrupp, COOH. Alla syror innehåller naturligtvis inte en karboxylgrupp utan endast
karboxylsyror. Jag menar att elever som har nämnt ”oxider” och ”-COOH” måste ha
träffat på dessa begrepp tidigare. Det är dock anmärkningsvärt att dessa elever använde
sig av sådana begrepp när de inte ens uppfyller kursplanens kunskapskrav.
Efter kemiundervisningen undersöktes elevernas föreställningar igen om vad alla
syror innehåller gemensamt, för att se om dessa tankar är förändrade till vetenskapligt
korrekta idéer eller om dessa har ändrats överhuvudtaget, se Tabell 2. Efter
undervisningen om syror, förändrades elevers vardagsföreställningar och dessa ändrades
26
delvis till mer vetenskapliga föreställningar. Detta betyder att undervisningen bidrog till
en förändring och utvecklade elevernas tankar om syror till mer korrekta vetenskapligt.
Efter undervisningen tycker färre elever att exempelvis alla syror innehåller oxider
och att alla syror är sura, vilket tyder på att dessa elever från kategori 1har ändrat sitt
tänkande och har hamnat under en annan kategori. Innan undervisningen påbörjades,
visade studien att många föreställningar som framkom hos eleverna tydde på att de
kopplade alla syror till frukter. Föreställningar som alla syror är vätskor, har en smak, är
sura och innehåller vatten, återspeglar egenskaper hos frukter. Medan, efter
undervisningen verkar dessa elever har ändrat sin uppfattning och börjat förstå att alla
syror inte är frukter utan syror kan vara andra ämnen också.
En stor del av eleverna kom in på ett annat tänkande gällande syror, nämligen
kategori 1, att alla syror innehåller väte, vilket ju är helt korrekt. Här, kan ett mer
tillfredställande vetenskapligt svar vara ”väte joner ”. Men att de nämner väte, tyder på
bra resultat från kemiundervisningen och att en lärandeprocess har satts igång hos
eleverna. Likadant gäller begreppet pH-värde. Efter undervisningen, enligt kategori 2,
var många elever medvetna om att alla syror har ett pH-värde under 7, jämfört med före
undervisningen där ingen nämnde detta begrepp. De elever som hade missförstått
begreppet koncentration och de som påstod att alla syror innehåller en -COOH grupp,
har släppt dessa tankar och denna kategori (5) finns ej representerad efter
undervisningen.
Tabell 2. Visar bearbetade kategorier om syror utifrån rådata som erhölls ur elevsvaren.
Kategorierna grupperades till fem kategorier både före och efter kemiundervisningssekvensen.
Kategori
nummer
Vetensk
apligt
korrekt
1
Relativt
vetenska
pligt
3
2
4
Vad innehåller alla syror gemensamt?
Kategorier
Antal
elever/procent
Före
Alla syror innehåller väte
4
10%
Alla syror har ett pH-värde under 7
0
och/eller innehåller också väte
Alla syror är sura, och/eller
9%
innehåller också oxider
22,5
Alla syror är vätskor, t ex alla syror
22
27
Antal
elever/procent
Efter
22
55%
7
17,5%
3
7,5%
8
korrekt
Vetensk
apligt
felaktigt
5
innehåller vatten och/eller har
antingen smak eller syre
Alla syror är frätande vid låga
koncentrationer eller innehåller en COOH grupp
55%
20%
6
12,5%
0
4:3 Vad är det som bestämmer surhetsgraden i sura
ämnen?
Innan kemiundervisningen påbörjades undersöktes elevernas vardagstankar om vad det
är som bestämmer surhetsgraden i sura ämnen (syror), se Tabell 3. Resultatet belyser
elevernas vardagsföreställningar om syror och att elever tänker olika om
naturvetenskapliga företeelser, i det här fallet om syror.
Kategori 2 visar andra uppfattningar som elever har, nämligen att surhetsgraden hos
syror bestäms av hur mycket av naturen. Tanken att surhetsgraden bestäms av naturen
kan kopplas till starka och svaga syror. Varje syra har en naturlig egenskap som avgör
hur många vätejoner de släpper ifrån sig. Starka syror kan släppa ifrån sig alla vätejoner
medan svaga syror släpper ifrån sig endast en del av vätejonerna.
Det visar sig att några elever har missledande uppfattningar om syror som t ex
surhetsgraden hos syror bestäms av smaken, vilket framgår i kategori 3. Det här
tänkandet hos eleverna visar deras begränsade kunskaper eller föreställningar om syror.
Andra tankar några elever har från samma kategori är att mängden vatten bestämmer
surhetsgraden hos syror. Det här påståendet kan kopplas till utspädning av syror, d v s ju
mer vatten i syralösningen desto svagare lösning av syran.
Ett exempel på elevernas svar som tillhör kategori 4 är:
-
”Där dom växer och hur mycket frukt socker den får och hur mogen frukten är”.
Återigen, visar detta att en del elever tror att alla syror är både frukter och att
surhetsgraden bestäms av hur mogen frukten är. I samma kategori (4) framgår det att en
del elevers uppfattning om syror är att surhetsgraden hos syror bestäms av hur mycket
28
syra de innehåller. Här är det riktigt om man tänker sig lösa en syra i vatten; ju mer av
syran man tar desto surare blir lösningen och därmed smaken.
Fler exempel på elevsvar är:
-
”Det är pH-värdet som utgör surhetsgraden i sura ämnen”.
Den här typen av svar är en missuppfattning, eftersom pH-värde endast är ett mått på
surheten och inte att surhetsgraden bestäms av pH-värdet (se kategori 5). Men att
eleverna nämner begreppet pH-värde betyder att de måste på något sätt hört talas om det
tidigare, i skolan eller utanför skolan. En liten del av eleverna är medvetna om att syror
har lågt pH-värde men samtidigt påstår de att surhetsgraden hos syror bestäms av hur
lågt pH-värdet är och detta är ju felaktigt. Eftersom man kan med hjälp av pH-värdet få
ett mått på hur sur en lösning är och ju surare en lösning är desto lägre pH-värde har
den.
Efter undervisningen om syror, testades elevers vardagsföreställningar igen för att
undersöka om dessa förändrats och i så fall på vilket sätt. En jämförelse av elevernas
kunskaper före och efter undervisningen redovisas i Tabell 3. Resultatet visar att
elevernas föreställningar om syror ändras tydligt efter undervisningen och att dessa
vardagsföreställningar inte ersätts helt med vetenskapliga föreställningar.
Eleverna ändrade sina tankesätt efter avslutat undervisningssekvens och färre elever
tycker att surhetsgraden hos syror bestäms av smaken och hur mycket vatten de
innehåller i kategori 3. Här kan en tolkning vara att färre elever tror att ju mer vatten
som tillsätts syralösningen desto mer utspädd blir den och därmed mindre sur. Kategori
4 representerar en bra vändpunkt från undervisningen. Den visar att antalet elever som
hade föreställningen att alla syror är frukter och att surhetsgraden bestäms av hur mogen
frukten är och/eller hur mycket syra de innehåller, minskades kraftigt. Dessutom, en ny
föreställning, kategori 1, skapades hos vissa elever efter undervisningen, nämligen att
surhetsgraden hos syror bestäms av mängden vätejoner, och det är helt riktigt. Hur sur
en lösning är beror på dess vätejonkoncentration. Däremot kategori 2, idén om hur surt
ett ämne är bestäms av naturen uteslutades helt hos eleverna efter kemiundervisningen.
Elevernas synsätt om att surhetsgraden hos syror bestäms av pH-värdet som är
antingen under 7 eller hur lågt pH-värdet är förändrades (kategori 5). Det här tankesättet
29
ökade hos eleverna. Detta belyser att undervisningen om syror inte lyckades ändra
eleverna uppfattning om begreppet pH-värde, utan tvärtom fler elever har stärkts i sin
bild att pH-värdet bestämmer syrornas surhetsgrad. Vetenskapligt bestäms syrornas
surhetsgrad av koncentrationen vätejoner och inte av pH-värdet.
Tabell 3. Visar bearbetade kategorier om syror utifrån rådata som erhölls ur elevsvaren.
Kategorierna grupperades till fem kategorier både före och efter kemiundervisningssekvensen.
Kategori
nummer
Vetensk
apligt
korrekt
Relativt
vetenska
pligt
korrekt
1
Vetensk
apligt
felaktigt
4
2
3
5
Vad är det som bestämmer surhetsgraden i sura ämnen?
Kategorier
Antal
elever/procent
Före
Surhetsgraden hos syror bestäms av
0
mängden vätejoner och/eller både pHvärdet samt mängden vätejoner
Surhetsgraden hos syror bestäms av
6
naturen
15%
Surhetsgraden hos syror bestäms av
6
smaken eller hur mycket vatten de
15%
innehåller
Syror är frukter och surhetsgraden bestäms 12
av hur mogen frukten är och/eller hur
30%
mycket syra de innehåller
Surhetsgraden hos syror bestäms av pH16
värdet som är antingen under 7 eller beror
40%
på hur lågt pH-värdet är
Antal
elever/procent
Efter
10
25%
0
3
7,5%
2
5%
25
62,5%
4:4 Sammanfattande analys av resultatet
Resultatet på första delen av min undersökning visar att högstadieeleverna på den här
skolan har många och olika vardagsföreställningar om syror. Förhållandet mellan
vardagstankar skiljer sig inte signifikant åt mellan eleverna. Det är olika tankar om syror
som rör sig hos eleverna. Större delen av dessa föreställningar är felaktiga tankar om
syror och uppfyller inte kunskapskraven som högstadieelever bör ha enligt kursplanen.
En mindre del av dessa tankar är inte helt felaktiga, utan har en viss relevans till
syrasammanhanget.
30
Resultatet på andra delen av min studie visar att elevernas vardagsföreställningar
förändras efter kemiundervisningen om syror. Elevernas kunskaper är inte samma före
som efter undervisningssekvensen. Detta belyser att undervisningen har lämnat spår
efter sig i elevers tänkande om syror. Undersökningen visar samtidigt att en del av
föreställningarna
inte
är
helt
vetenskapligt
korrekta,
men
elevernas
vardagsföreställningar ändras delvis till mer vetenskapliga efter undervisningen om
syror.
5 Diskussion och slutsats
I det här kapitlet diskuterar jag resultatet av mina forskningsfrågor: (1) vilka
föreställningar (dvs. förförståelse) har högstadieelever om begreppet syror? och (2) hur
förändras dessa föreställningar av genomförd undervisning om begreppet syror? Här
sammanfattar
jag
helhetsresultatet
kort
och
sedan
dikuterar
elevernas
vardagsföreställningar som framgår i studien. Sedan diskuterar jag de nya
elevvardagsföreställningar som framkommer i studien och därefter anger föreställningar
av den här studien som påvisats i tidigare forskning. Jag diskuterar elevernas
vardagsföreställningar, hur dessa förändras efter genomförd undervisning, i jämförelse
med tidigare forsning. Slutligen presenteras förslag till fortsatt forskning.
Resultatet för den här studien visar, precis som tidigare forskning påvisat, att det är
vanligt att elever har vardagsföreställningar om naturvetenskapliga företeelser och i
detta fall om syror. Det visade också att dessa föreställningar är mer eller mindre
felaktiga idéer om naturvetenskapliga händelser.
Elevers vardagsföreställningar som framkommer i denna studie är blandade. Vissa av
dessa föreställningar är av den typen som påvisats i tidigare forskning och vissa är nya
((Demircioğlu m.fl. 2005; Ringnes & Hannisak 2006; Barke m.fl. 2009). En del av
elevers föreställningar är alltså unika för denna undersökning. En tänkbar anledning kan
vara att denna studie är inriktad på grundskoleelever och inte gymnasieelever. Därför är
de flesta föreställningar i denna studie på en grundläggande eller låg nivå ämnesmässigt,
medan föreställningar som härstammar från tidigare undersökningar av gymnasieelever
31
ligger på en högre nivå (Toplis 1998; Demircioğlu m.fl. 2005; Ringnes & Hannisak
2006; Lindeblad 2007; Barke m.fl. 2009; Demdrcdoğlu 2009; Romklao m.fl. 2010).
Nya elevvardagsföreställningar som framgår i den här studien är bland annat att alla
syror är vätskor samt att alla syror innehåller vatten och syre. Vissa elever påstår att det
är syre som gör en citron surt. Alltså eleverna kopplar grundämnet syre till syror. En del
elever menar att alla syror innehåller oxider och andra menar att alla syror innehåller en
karboxylgrupp, -COOH. Många elever tror att alla syror är frukter och att surhetsgraden
bestäms av hur mogen frukten är. Vissa elever menar att citronens surhet kommer från
c-vitaminer eller askorbinsyra. Andra nya föreställningar hos elever i denna
undersökning är att surhetsgraden hos syror bestäms av naturen och vissa elever menar
att surhetsgraden bestäms av smaken.
Föreställningar av den här undersökningen som påminner om de som tidigare
rapporterats i litteraturen är bland annat att elever inte kan skilja mellan rena och
utspädda syralösningar (Demircioğlu m.fl. 2005; Ringnes & Hannisak 2006.; Barke
m.fl. 2009). Många elever kan inte skilja mellan en syra och en sur lösning och påstår
att en syra och en sur lösning är samma sak (Demircioğlu m.fl. 2005; Ringnes &
Hannisak 2006). Elevers föreställningar om starka och svaga syror framförs som om en
syras styrka endast beror på pH-värdet av lösningen. Som att skillnaden mellan starka
och svaga syror bestäms av pH värdet (Demircioğlu m.fl. 2005).
Andra föreställningar i denna studie liknande tidigare forskning är att eleverna
uppfattar termen syror med ett pH-värde och att syror har lågt pH-värde (Barke m.fl.
2009). Vissa elever har föreställningen att syror innehåller väte, tillskillnad från
litteratiren där det anges ”väte- joner” (Barke m.fl. 2009). En annan gemensam
missuppfattning är missförstånd av begreppet koncentration (Ringnes & Hannisak
2006). Detta bevisar att begreppet koncentration uppfattas som svårt och det kan lätt
missuppfattas av elever.
Återigen, elevers vardagsföreställningar i denna studie ersätts inte helt med
vetenskapliga föreställningar efter kemiundervisningen. Detta påpekas tydligt i tidigare
studier och i litteraturen, att eleverna kan fortsätta behålla sina föreställningar även efter
undervisningssekvens (Toplis 1998). Dessa teorier eller missuppfattningar är väldigt
svåra att förändra (Lindeblad 2007). En del föreställningar om omvärlden börjar byggas
32
tidigt i människans liv, vilka ofta är felaktiga teorier ( Ehlen 2006). Eleverna kan ta med
sig nya begrepp men misslyckas huvudsakligen att ändra sina idéer. Elevernas felaktiga
idéer kan placera ett helt annat perspektiv på en verksamhet från vad som förutsågs av
läraren. Eleverna kan tyckas ha förstått, lärt idéer eller principer, men återgår till sina
alternativa ramar när de ställs inför nytt eller nya situationer (Toplis 1998).
Mitt intryck, utan tvekan, är att formandet av elevernas vardagsföreställningar gör
inlärningen svår. Detta kan bland annat bero på att det ofta finns en obalans mellan
elevernas tidigare kunskaper och lärarens undervisning. Romklao m.fl. (2010) belyser
att när lärarnas beskrivningar av vetenskaplig kunskap inte stämmer med de som
uttrycks av eleverna, kan det leda till att eleverna kanske inte korrekt tolkar lärarnas
undervisning, vilket i sig kan leda till en missuppfattning. Dessutom, om eleverna inte
kan konstruera en lämplig förståelse i början av sina studier, kan de sakna
grundläggande idéer för att bygga på ytterligare kunskap som behövs för att förstå
komplicerade begrepp. Därför har mycket forskning kring naturvetenskaplig utbildning
fokuserat på att kartlägga elevernas vardagsföreställningar, för att därefter utveckla mer
vetenskapligt acceptabla synpunkter om naturvetenskapliga begrepp hos studenter.
I den här studien hade kanske bättre resultat uppnåtts om jag som lärare hade utgått
ifrån och använt mig av conceptual change strategin. Många forskare har visat att
undervisning som bygger på conceptual change kan vara effektiva på att förändra
elevernas föreställningar (Demircioğlu m.fl. 2005). Studier har visat att användning av
undervisningsstrategier som tar hänsyn till elevernas missuppfattningar resulterar bättre
anskaffning av vetenskapliga föreställningar (Demircioğlu m.fl. 2005; Lindeblad 2007).
Dessvärre på grund av tidsbrist hade jag ingen möjlighet att genomföra en sådan
undervisning eftersom undervisning som bygger på conceptual change är tidskrävande
(Trundle m.fl. 2007; Demdrcdoğlu 2009).
En intressant påbyggande studie till den här undersökningen är en longitudinell
studie där man följer upp vissa högstadieelever under en lång period för att undersöka
om deras uppfattningar förändras med tiden och i så fall på vilket sätt förändras deras
vardagstänkande. Kvarstår elevernas föreställningar som de är eller förändras de till
vetenskapliga med tiden?
33
Ett annat intressant förslag till fortsatt forskning är återigen en longitudinell studie
där
man
årligen
under
fem
till
sex
år
undersöker
högstadieelevers
vardagsföreställningar. Här kan elevföreställningarna jämföras med varandra för att
undersöka om och hur dessa föreställningar ändras över tid. Om dessa föreställningar
ändras i så fall vad beror det på och vilka är de bakomliggande orsakerna?
6 Personlig slutkommentar
Den här studien fick mig som blivande naturvetenskapslärare att inse hur viktigt
elevernas förförståelse är för att kunna skapa undervisning som dels utgår ifrån dessa
vardagsföreställningar, dels försöka ändra dessa mot de vetenskapliga. Därför ser jag
vikten av att ha kunskap om elevers tankar om naturvetenskapliga processer. Det är
ytterst viktigt att utifrån elevers skilda livsvillkor och förutsättningar tänka efter hur
undervisningen kan bidra till elevernas lärande så att de når de uppsatta målen. Stensmo
(2010) belyser att elever faktiskt kan vara olika med avseende på bland annat geografisk
hemvist, ålder, kön, religion, etnicitet, språk, arbetsmarknad, socialgrupper, särskilda
behov och begåvning.
I klassrummet är det viktigt att skapa en lärandemiljö för att hjälpa eleverna att förstå
och använda vetenskapen för att förstå världen. I en sådan miljö bör läraren använda sig
av strategier och metoder som kan vägleda eleverna mot vetenskap (Demircioğlu m.fl.
2005; Lindeblad 2007). Elever tar till sig och reorganiserar information så att de
ständigt konstruerar sina kunskaper. Därför kan man tänka sig att dessa teorier,
kunskaper och föreställningar förändras med tiden (Lindeblad 2007).
Några viktiga faktorer i sådana sammanhang är inspiration och motivation. Eftersom
dessa är en förutsättning för varje elevs utveckling, måste undervisningen i
naturvetenskap utformas på ett sätt så att intresset för ämnena höjs. Därför genomfördes
undervisningen för den här studien genom att t ex hämta exempel från vardagen, koppla
vetenskapen till verkligheten, arbeta med autentiska uppgifter och experimentera, för att
eleven ska inse betydelsen av att lära sig kemi.
34
Avslutningsvis, vill jag påpeka att denna studie öppnade mina ögon kring
inlärningsprocessen på ett helt annat sätt än tidigare. Jag har också insett vikten av att
ständigt utveckla skolans naturvetenskapliga undervisning med hänsyn till elevers
vardagsföreställningar i syfte att öka elevernas lärande.
Referenser
Andersson,
Björn
(2001).
Elevers
tänkande
och
skolans
naturvetenskap
-
forskningsresultat som ger nya idéer. Skolverket. Stockholm.
Andersson,
Björn
(2006).
”Nordlab-SE”.
Tillgänglig
på
Internet:
http://naserv.did.gu.se/nordlab/se/se.html.
Andersson, Björn (2008). Att förstå skolans naturvetenskap - forskningsresultat och nya
idéer. Studentlitteratur AB. Lund.
Andreasson, Berth; Boström, Kent; Holmberg, Eva (2007). Kemi focus. Alfa print.
Barke, Hans-Dieter; Al Hazari; Yitbarek, Sileshi (2009). Misconceptions in chemistry
addressing perceptions in chemical education. Springer. Berlin Heidelberg.
Bryman, Alan (2008). Social Research Methods. Oxford University Press. United
States.
Demdrcdoğlu, Gokhan, (2009). “Comparison of the effects of conceptual change texts
implemented after and before instruction on secondary school students’ understanding
of acid-base concepts”. Asia-Pacific Forum on Science Learning and Teaching, 10 (2),
s. 1-29.
Demircioğlu, Gökhan; Ayas, Alipaşa; Demircioğlu, Hülya (2005) “Conceptual change
achieved through a new teaching program on acids and bases”. Chemistry Education
Research and Practice, 6 (1), s. 36-51.
35
Ehlen, Anders (2006). ”Elevers vardagsföreställningar-oxidation”. Examensarbete vid
Malmö högskola.
Hagell, Peter (2009). Powerpointpresentation kring ”Enkätmetodik”. Institutionen för
hälsa,
vård
och
samhälle,
Lunds
universitet,
ht2009,
http://portal.omv.lu.se/publicfiles/sskprog/200901/sjsa24/Enkatmetodik_VT2009.pdf
(nedladdad: 2012-03-27)
Johansson, Bo & Svedner, Per Olof (2001). Examensarbete i lärarutbildningen undersökningsmetoder och språklig utformning. Kunskapsföretaget. Uppsala.
Lindeblad, Helene (2007).
”Elevmissuppfattningar kring syror och baser”.
Examensarbete vid Karlstads universitet.
Mårtensson, Gert (1996). Gleerups NO kemi. Skogs Tryckeri AB.
Nettelblad, Folke A & Ekdahl, Christer (2002). Spektrum kemi. Ljungföretagen.
Nettelblad, Karin (2001). Bonniers kemi. Daleke Grafiska AB.
Ringnes, Vivi & Hannisak, Merete (2006). Kjemi fagdidaktik – Kjemi i skolen.
Höjskoleforlaget.
Romklao, Artdej; Thasaneeya, Ratanaroutai; Richard Kevin, Coll; Tienthong,
Thongpanchang (2010). “Thai Grade 11 students’ alternative conceptions for acid–base
chemistry”. Research in Science & Technological Education, 28 (2), s. 167–183.
Scott, Phil; Asoko, Hilary; Leach, John (2007). “Student conceptions and conceptual
learning in Science” Kap. 2 in Abell, Sandra & Lederman, N. (Eds.). Handbook of
Research on Science Education. London: LEA.
Sjøberg, Svein (2000). Naturvetenskap som allmänbildning – en kritisk ämnesdidaktik.
Studentlitteratur. Lund.
Skolverket (2011). Läroplan för grundskolan, förskoleklassen och fritidshemmet. Edita.
Stockholm.
Stensmo, Christer (2010). Ledarskap i klassrummet. Studentlitteratur AB. Lund.
36
Sträng, Monica H & Dimenäs, Jörgen (2000). Det lärande mötet - ett bidrag till
reflekterande utvärdering. Studentlitteratur AB.
Toplis, Rob (1998). “Ideas about acids and alkanis”. School science review, 80 (281), s.
67-70.
Trundle, Kathy Cabe; K Atwood, Ronald; E Christopher, John (2007). “A Longitudinal
Study of Conceptual Change - Preservice Elementary Teachers’ Conceptions of Moon
Phases”. Journal of research in sience teaching, 44 (2), s. 303–326.
37
