Boken du har valt att läsa handlar om biologididaktik. Samtliga texter är utformade speciellt för lärar- och förskollärarprofessionen och hämtar sitt innehåll från aktuell forskning och praktik. Boken har tagits fram i ett samarbete mellan Nationellt centrum för naturvetenskapernas och teknikens didaktik (NATDID) vid Linköpings universitet och Nationellt resurscentrum för biologiundervis-ning (Bioresurs) vid Uppsala universitet. Syftet med boken är att bidra till undervisning i biologi på vetenskaplig grund. Genom att göra nedslag i aktuell forskning och lärares undervisning är boken även tänkt att ge inspiration, upp-slag och idéer för utveckling av biologiundervisning. Texterna ska inte uppfattas som beskrivningar av hur lärare ska göra utan snarare ge exempel på olika aspekter av biologiundervisning. Varje klassrumssituation är unik och det ingår i lärarens professionella yrkesutövning att värdera och omsätta forskningens re-sultat på ett sätt som är anpassat till situationen.

Kemi har under stora delar av 1900-talet varit ett ämne som elever tidigast mötte i årskurs 5. Då behandlades ofta fenomen som smältning, stelning, kokning och avdunstning. Dessutom studerades egenskaper hos luft och vatten. Att elever innan de börjar högstadiet skulle resonera kring dessa fenomen i termer av vad som sker på submikronivå, med hjälp av antaganden om enkla partikelmodeller, har aldrig varit ett uttalat mål för undervisningen i kemi förrän introduktionen av Lgr 11. I den här studien har en grupp bestående av två lärare, en rektor och fyra forskare utformat och genomfört undervisning om egenskaper hos luft samt fenomenen smältning och stelning med elever i årskurs 3 och 4. Eleverna har inte bara beskrivit det som skett med egna ord, utan också lärt sig att beskriva det som sker på submikronivå i ord och bild. För att kunna göra detta har de, tillsammans med läraren, utvecklat enkla partikelmodeller. Projektet har kallats "Animerad kemi” och är ett forskningsprojekt finansierat av Skolforskningsinstitutet.

Forum för forskningsbaserad NT-undervisning (FobasNT) är en konferens som arrangeras av Nationellt centrum för naturvetenskapernas och teknikens didaktik (NATDID). Konferensen vänder sig till lärare och forskare inom de naturvetenskapliga ämnena och teknik, med syftet att skapa dialog och erfarenhetsutbyte om hur undervisning kan utvecklas genom att basera den på forskning och beprövad erfarenhet.

FobasNT18 gick av stapeln den 13-14 mars 2018 och samlade cirka hundra deltagare från hela Sverige i Norrköping. Ungefär hälften av deltagarna var forskare och/eller lärarutbildare medan den andra hälften var lärare, pedagoger på muséer och Science centers eller myndighetspersoner från bland annat Skolverket och Skolinspektionen. Blandningen av olika professioner möjliggjorde spännande möten och samtal där undervisning om naturvetenskap och teknik var det gemensamma intresset.

Konferensens större teman kretsade kring hållbar utveckling och digitala verktyg i undervisningen. Detta avspeglas i de bidrag som finns representerade i den här boken, men också i de båda huvudtalarna: Helge Gresch, professor från universitetet i Münster, Tyskland som bjöd på en föreläsning med titeln Dealing with student conceptions in science classrooms: Results of a video-study on teleological explanations in the context of evolution och Ulrika Ryan, universitetsadjunkt och doktorand vid Malmö universitet som pratade om Att undervisa med digitala verktyg. Ulrika Ryans föreläsning videofilmades och finns att se via NATDID:s hemsida.

Konferensen Forum för forskningsbaserad NT-undervisning är ett forum där deltagarna aktivt får delta i samtal kring forskning i relation till undervisningspraktik. För att uppmuntra detta samlades deltagarna i mindre grupper efter huvudtalarnas föreläsningar, för att utifrån sina egna erfarenheter diskutera vad de ville veta mer om. Varje grupp hade en samtalsledare som efter diskussionerna samlade ihop frågor, vilka sedan fördes vidare till en moderator. Därefter fick huvudtalaren med hjälp av moderatorn kommentera, fördjupa och besvara deltagarnas frågor och diskussionspunkter.

Konferensen ”Från forskning till fysikundervisning” har som syfte att låta lärare möta forskning som på olika sätt kan påverka undervisningen. Det kan både handla om fysikdidaktisk forskning och exempel på hur aktuell forskning inom fysik kan komma in i undervisningen. Det senare nämns exempelvis i högstadiets kursplan i fysik.

”Från forskning till fysikundervisning” är en konferensserie som arrangeras av Nationellt resurscentrum för fysik (NRCF). NRCF har till uppgift att stödja lärares undervisning i fysik, från förskola till gymnasienivå. Vi strävar efter att överbrygga gapet mellan skolans praktik och forskning och att sprida resultat av forskningsbaserade utvecklingsarbeten. Den andra konferensen i serien ägde rum i Lund den 10-11 april 2018 och samlade 56 lärare och forskare från hela landet. Under konferensen varvades föreläsningar med parallella sessioner där deltagarna presenterade sina bidrag.

Hur fysik kan bli ett viktigt verktyg för att rädda liv genom att låta solljus desinficera vatten1 var temat för det första inbjudna föredraget som gavs av Pilar Fernandez-Ibáñez från Ulster University i Nordirland

Konrad Schönborn från Linköpings universitet visade under den andra föreläsningen exempel på hur interaktiva visualiseringar kan göra det osynliga synligt, både inom fysik och andra delar av naturvetenskapen. Deltagarna fick sedan möjlighet att under en workshop själva prova hur en värmekamera kan användas i klassrummet.

Claudia Haagen-Schützenhöfer från University of Graz i Österrike berättade under det tredje föredraget om designbaserad forskning som syftade till att elever ska uppnå bättre förståelse av begreppet ljus (Haagen-Schützenhöfer, 2017).

Den avslutande föreläsningen gavs av Stan Micklavzina från University of Oregon, USA. Han har utvecklat ett mycket stort antal demonstrationsexperiment för att illustrera olika fysikaliska fenomen. Han har även samarbetat med bland annat skådespelare och cirkusartister. Föreläsningen innehöll experiment som varit en del av en teaterföreställning om Nicola Tesla.

Även några av deltagarnas bidrag presenterades under plenarsessionerna. Linda Gunnarsson, Fredrik Nordling och Fredrik Olofsson från Hulebäcksgymnasiet demonstrerade ett lektionsupplägg för aktivt lärande. I ett sådant upplägg flyttas fokus i planeringen från frågan ”Vad ska läraren göra?” till ”Vad ska eleverna göra?” De använde undervisningsmetoden 5E: Engage, Explore, Explain, Elaborate, Evaluate. Som ett exempel på metoden fick deltagarna på konferensen se ett klipp från filmen Kill Bill. Därefter fick deltagarna, i smågrupper, med hjälp av en liten skrivtavla, analysera om det som visades i filmen kunde vara rimligt ur fysikalisk synvinkel.

Jakob Lavröd berättade om tävlingen International Young Physicists’ Tournament (IYPT)2 och hur denna tävling kan knytas till gymnasiearbetet. Under den följande pausen fick deltagarna möjlighet att träffa gymnasister som deltagit i tävlingen. De presenterade också några av sina experiment.

I den här konferensboken presenterar vi några av de bidrag som presenterades under konferensen – med fysiken i centrum.

Sedan 2010 anger skollagen att all utbildning ska vila på vetenskaplig grund och beprövad erfarenhet. För att detta ska ske behöver forskare och verksamma lärare kommunicera på flera olika sätt. Konferensen ”Kemi för alla” och denna skrift är ett bidrag till denna kommunikation.

Under år 2017 kontaktade NATDID Kemilärarnas resurscentrum (KRC) och undrade om det fanns intresse för att tillsammans producera en skrift med fokus på kemididaktik. Tidigare hade ett samarbete mellan NATDID och Nationellt resurscentrum för fysik (NRCF) lett fram till en skriftsamling.

Idén om att göra något liknande, men med fokus på kemi, ledde fram till att konferensen ”Kemi för alla” arrangerades 1–2 oktober 2018 av KRC och NATDID i samverkan med Institutionen för matematikämnets och naturvetenskapsämnenas didaktik (MND) vid Stockholms universitet. Målet med konferensen var att skapa en mötesplats kring kemiundervisning mellan verksamma lärare och forskare i kemi-/NV-didaktik, samt att producera en skrift som kan ge stöd till lärare som vill forskningsbasera sin undervisning i kemi.

Under konferensen hölls åtta föreläsningar med olika kemididaktiska infallsvinklar. Den här skriften innehåller artiklar som utgår från sex av föreläsningarna. Dessa handlar om alltifrån kemisk bindning, språkutvecklande kemiundervisning, vardagsanknuten och relevant kemiundervisning till mer abstrakta begrepp som kemins karaktär och didaktisk modellering av kemi. Dessutom hölls två föredrag om animeringar respektive virtual reality i kemiundervisningen.

I anslutning till varje föreläsning genomfördes workshops med ambitionen att ta tillvara konferensdeltagarnas undervisningsidéer. Resultaten skrevs ned av i förväg utsedda ”sekreterare” och delar av dessa anteckningar har författarna till denna skrift använt i sina artiklar.

De möten och samtal mellan forskning och skolans praktik som sker bland annat på konferenser som ”Kemi för alla” är viktiga för skolans utveckling på vetenskaplig grund. Vi tror på vikten av att långsiktigt bygga relationer mellan skolan och forskningen och hoppas kunna genomföra ytterligare en ”Kemi för alla” hösten 2020. Denna konferensbok syftar till att sprida de erfarenheter som presenterades vid konferensen i Stockholm till fler än de som var närvarande.

Syftet med detta kapitel är att beskriva några svenska lärare och lärarstudenters uppfattningar om tekniska system som en del av en teknisk allmänbildning, i synnerhet när det handlar om avgränsning av tekniska system. Utifrån dessa uppfattningar diskuterar vi också utmaningar och möjligheter kring undervisning om tekniska system. Vi har genom två studier av yrkesverksamma och blivande tekniklärare visat att de ser en utmaning med att identifiera tekniska system bland olika former av tekniska lösningar. Detta ses tydligast när lärarna och lärarstudenterna försökte identifiera gränserna mellan artefakt och system, respektive mellan systemet och dess omgivning. En viktig del i att övervinna denna utmaning är att använda sig av relevanta systemmodeller som kan beskriva de mest centrala aspekterna av tekniska system och därmed möjliggöra jämförelse mellan system i teknikundervisningen. Just jämförelsen av tekniska system blir särskilt viktig när systemhorisonten beaktas, eftersom gränsen för när en teknisk lösning blir så komplex att den måste beskrivas som ett system kan se så olika ut.

I det här kapitlet kommer elevers attityder till och intresse för teknikämnet diskuteras. De här begreppen talas det en del om, ofta i negativ bemärkelse. Men vad innebär en attityd till och ett intresse för teknikoch teknikundervisning? Resultaten från studien beskriven i kapitlet visar exempelvis att intresse, vilja att arbeta med teknik och hur utförligten elev kan beskriva teknik hänger ihop. Studien visar en koppling mellan viljan att arbeta med teknik och erfarenheter utanför skola ochklassrum. Dessutom beskrivs i studien att flickor generellt är mindreintresserade av skolans teknikundervisning och mindre intresserade avett yrke inom tekniksektorn än pojkar.

Forskningsfältet teknikens didaktik är ungt i Sverige, men även internationellt går det bara tillbaka några årtionden. Syftet med detta kapitel är att beskriva de teman som finns i den svenska teknikdidaktiska forskningen. En tematisk analys användes för att beskriva hela den svenska forskningen – 93 studier publicerade från 1984 till juni 2017 – utifrån Hagbergs och Hulténs (2005) version av de didaktiska frågorna vad, hur och varför. Den svenska forskningen domineras av vad- och varför-frågorna, alltså innehållsliga och kontextuella aspekter av teknikundervisning, exempelvis om tekniska system, yrkesutbildning, bedömning men också attityder och genus. Forskning kring hur-frågan, alltså konkret undervisning och lärande, är i jämförelse betydligt mindre omfattande men med en viss ökning på senare år, vilket därmed liknar trenden i den internationella forskningen. Forskning kring undervisning och lärande i teknik behöver öka i omfattning för att forskningen ska kunna säga något om ämnets utövande i praktiken och därmed fortsätta vara relevant i framtiden.

Detta kapitel belyser de möjligheter som arbete utifrån ett genusperspektiv i teknikundervisningen kan skapa. Det kan handla om att i teknikundervisningen utmana föreställningar om vem som får vara den som är teknisk, att lyfta fram synsätt, beteenden, egenskaper, produkter, yrken och kunskaper som anses som lämpliga för kvinnor och/eller män och utforska dessa. Genom att som lärare stödja sig på studier om bland annat vad teknik kan vara för elever, flickors teknikande, betydelsen av lärarens kompetens och hur könsidentiteter skapas och formas kan fler elever få möjligheter att bibehålla sina teknikintressen genom skolåren. Att vara medveten om hur teknikintresse kan gestaltas på olika sätt skapar möjligheter till att skapa teknikundervisning som är intressant, roligt och viktig för alla elever. I jämförelse med pojkar självskattar sig flickor ofta som mer negativa till grundskolans teknikämne. Möjliga orsaker till denna negativa inställning till teknikämnet lyfts fram och några tankar om åtgärder för att vända det negativa till något positivt diskuteras. Kapitlets huvudsakliga fokus ligger på flick- ors teknikintresse och det återkommer genom hela kapitlet. 

En stor andel svenska barn mellan sex och nio år gamla går efter skolan till ”fritids”. Fritidshem kännetecknas av både utbildning och omsorg, och därmed av både formella och informella aktiviteter. På senare år har verksamheten blivit mer och mer influerad av skolan och numera finns ett eget kapitel för fritidshem i den nationella läroplanen för grundskolan. Fritidshemmen genomgår därför en förändring som kommer att medföra att mer formella aktiviteter införs, exempelvis inom teknik, samtidigt som praktiskt taget ingen forskning har gjorts på detta. Syftet med det här kapitlet är att presentera några resultat från en pågående forskningsstudie om teknikens roll i aktiviteter på fritidshem. Observationerna fokuserade på de dagliga aktiviteterna på fritidshemmen där teknik hade en central roll. Vi använder begreppet gränsobjekt för att analysera teknik i aktiviteterna. Resultaten visar att det är en speciell sorts teknikundervisning som uppstår i fritidshem, på gränsen mellan den informella och formella verksamheten: från det informella lekrelaterade byggandet med Lego och träklotsar till den mer formella datorundervisningen. I dessa aktiviteter finns ett tydligt fritidsinslag, framför allt i form av ett fritt val av teknik och vad man vill lära sig. Det faktum att barn kan välja fritt pekar inte bara på att teknik i fritidshem är ett gränsobjekt med en stor tolkningsflexibilitet, utan också att teknikundervisning i fritidshem skulle kunna vara en lustfylld och effektiv väg till teknisk allmänbildning.

Denna bok är en antologi om forskning kring teknikdidaktik, utgiven i samarbete mellan Nationellt centrum för naturvetenskapernas och teknikens didaktik (NATDID), forskningsmiljön Teknik, naturvetenskap och didaktik (TekNaD), och Centrum för tekniken i skolan (CETIS), vid Linköpings universitet. Syftet med boken är att lärare och andra som är intresserade av teknikdidaktik ska kunna ta del av exempel på forskning som görs inom detta område. Texterna kan användas på flera olika sätt, till exempel som inspiration för undervisning, som ett sätt att vidga vyerna inom något område och få nya perspektiv, samt naturligtvis som källa till konkreta idéer och tips om undervisning. Därigenom bidrar den här boken till möjligheter att bygga undervisning på vetenskaplig grund.

Boken är sammansatt av olika forskares texter. Som ni kommer att märka finns det en bred variation i texternas karaktärer. Dels beror det på att det är många olika inriktningar av forskning med bland bidragen, från analyser av be-rättelser i barnböcker till undersökningar av lärares och elevers attityder. Dels beror det på att forskningen bakom bidragen har kommit olika långt, där vissa texter sammanfattar projekt som pågått under många år medan andra representerar doktoranders inledande kartläggning av området för kommande avhandlingsarbete.

Texterna har gemensamt att de är skrivna specifikt för lärare1. Vid NATDID kallar vi detta för professionsvetenskapliga texter och strävar efter att det ska vara en medelväg mellan vetenskapligt och populärvetenskapligt skrivande. Det innebär å ena sidan att texterna ska vara lätta att läsa för personer utanför akademin, och å andra sidan att de ska använda de termer och begrepp som ingår i lärares professionsspråk.  

För lärare innebär attityder till teknikundervisning mer än bara inställning till undervisningen. Det handlar också om lärarnas uppfattningar om ämnets betydelse för eleverna och för samhällsutvecklingen, om ämnets status jämfört med andra ämnen, om upplevd självförmåga hos lärarna och om upplevda förutsättningar för att kunna undervisa -alltså ett antal aspekter av attityd

som påverkar undervisningen. Forskning visar att attityd till teknikämnet hos en lärare ser olika ut för olika delar av undervisningen. Sannolikheten att en lärare har en mer positiv attityd ökar om han eller hon är utbildad tekniklärare, har deltagit i fortbildningar samt om läraren jobbar på en skola där man låter ämnet synas och ta plats. Tid kan vara en nyckel till mer positiva attityder hos tekniklärare, men frågan om tid ägs till stor del av andra än lärarna själva.

Nationellt resurscentrum för fysik (NRCF) arbetar med att sprida forskningsresultat liksom beprövad erfarenhet till fysiklärare med syfte att förändra och stärka fysikundervisningen i svensk skola (förskola, grundskola och gymnasieskola). Med samma syfte arbetar vi också med att utveckla och sprida forsknings baserade utvecklingsarbeten. Vårt arbete är en del i att överbrygga gapet mellan såväl naturvetenskaps-/fysikdidaktisk forskning och skolans praktik, som gapet mellan aktuell fysikforskning och fysik så som ämnet ofta beskrivs i skolan.

Under 2015 formades tanken på en konferens, som, i linje med det här arbetet, skulle fokusera på att överbrygga gapet mellan forskning och fysikundervisning. Hur kan nv-didaktiska forskningsresultat komma till nytta till exempel i konkret utveckling av fysikundervisning i skolan? Och hur kan aktuell fysikforskning bli något elever i skolan får ta del av? Vi bestämde oss för att döpa konferensen till ”Från forskning till fysikundervisning”. Fokus för konferensen bestämdes alltså vara forskningsbaserade utvecklingsarbeten och olika sätt som forskning kan påverka och utveckla fysikundervisning i skolan. Vi bjöd in fyra huvudtalare: Professor Anita Roychoudhury från USA, Professor Ellen Karoline Henriksen från Norge, Professor Peter Heering från Tyskland och Professor Cedric Linder från Uppsala. Till vår glädje tackade samtliga ja. Huvudtalarna hjälpte oss att rama in och fokusera på praktiknära aspekter av den nv-/fysikdidaktiska forskningen med tydliga implikationer för undervisning på olika nivåer i skolan. Vi bjöd även in NATDID som medarrangör.

Konferensens målgrupp var lärare som undervisar i fysik från lågstadiet till och med gymnasiet, lärarutbildare som utbildar dessa lärargrupper och forskare i fysikdidaktik. Vi ville också under konferensen avsätta tid för diskussioner och erfarenhetsutbyte i olika konstellationer. Vi ville att konferensen skulle fungera som en mötesplats där till exempel forskare kunde få större inblick i skolans och lärarnas vardag och problem, och lärare få större inblick i den nv-/fysikdidaktiska forskning som finns och hur den kan komma till användning i skolan.

Detta var första gången den här typen av konferens som fokuserar på relationen forskning och fysikundervisning anordnades i Sverige och det är alltid svårt att veta hur stort intresset skulle vara. Vi blev mycket glada över det gensvar vi fick – både i form av anmälningar och i form av de samtal vi fick vara med om under konferensen. Konferensen ägde rum den 13-14 mars 2016 på Malmö museum, med en vetenskapshistorisk utställning som granne, vilket passade väldigt bra ihop med Peter Heerings föredrag om Storytelling. Totalt hade vi 74 deltagare från Luleå i norr till Ystad i söder, och därtill våra internationella gäster. Ungefär hälften av deltagarna var lärare, de flesta på högstadiet eller gymnasiet, men flera lärare från låg- och mellanstadiet deltog också. Bland övriga deltagare kom de flesta från olika lärosäten. Det fanns alltså många möjligheter till utbyte mellan forskare, lärare och lärarutbildare.

Många av konferensens deltagare berättade att de uppskattade konferensen och det fokus på fysikundervisning den hade. Vi hoppas på att kunna genomföra en ny liknande konferens om några år. Hoppas vi ses igen då och att vi då kan vara ännu fler! Under tiden kan vi inspireras av de texter som skrivits med utgångspunkt i några av konferensens presentationer! Vi vill slutligen tacka NATDID för stöd under konferensen och för att den här konferensboken blev möjlig! 

Lund 10 oktober 2016 

Lena Hansson och Ann-Marie Pendrill

Nationellt resurscentrum för fysik