ATT LÖSA FYSIKPROBLEM I GRUPPDISKUSSIONER - HUR, VAD OCH VARFÖR?

Transkript

1 :a Högskolepedagogiska utvecklingskonferensen i Karlstad maj 0 ATT LÖSA FYSIKPROBLEM I GRUPPDISKUSSIONER - HUR, VAD OCH VARFÖR? Margareta Enghag, Gunnar Jonsson Avdelningen för Fysik och elektroteknik, Karlstads universitet margareta.enghag@kau.se, gunnar.jonsson@kau.se Abstrakt: Kontextrika fysikproblem började användas vid University of Minnesota och har spridits internationellt. När studenter löser problem i fysik i grupp, börjar de ofta samtala utifrån sina egna erfarenheter. Dessa erfarenheter blir till grund för ett samtal, där man närmar sig en lösningsstrategi för ett problem (Enghag, Gustafsson, & Jonsson, 007). De problem vi konstruerat har varit underbestämda, dvs. det har saknats information i uppgiften, och studenterna har då haft större frihet att utgå från sina erfarenheter vid problemlösning. Man kan använda dessa problem för att ge variation i sin undervisning. De kan också användas som poänggivande uppgifter på samma sätt som laborationer kan vara poänggivande moment. Gruppdiskussioner i fysik ger studenter tillfälle att resonera och jämföra sina föreställningar om ett fysikaliskt problem. De vågar diskutera elementära frågor de inte vill fråga läraren, men som de ändå brottas med. De delger varandra erfarenheter, och vidgar sina vyer om hur problemlösning går till. Keywords: fysikundervisning, kontextrika problem, kooperativt lärande, gruppdiskussioner, problemlösning INTRODUKTION OCH BAKGRUND Fysikdidaktik har en stark ställning vid de amerikanska universitetens fysikinstitutioner. Det finns nu ca 50 forskargrupper i fysikdidaktik i USA. Även vid de tyska universiteten finns det en lång tradition och fysikdidaktisk forskning har bedrivits i över hundra år. I Västeuropa fick forskningen ett uppsving efter andra världskriget under kalla kriget, då undervisning i teknik och naturvetenskap fick betydelse i kapprustningen. På senare år expanderar naturvetenskaplig didaktikforskning i utvecklingsländerna, där behovet av naturvetenskaplig utbildning är stort. Globalt dominerar USA men även Sydost Asien är på stark frammarsch. Australien, Japan, Kina, Taiwan, Brasilien, Mexico och Sydafrika har alla aktiva forskarmiljöer. Internationellt kan olika trender utrönas, där t ex fokus på ungdomars svaga intresse för naturvetenskap- och teknik dominerar. IEA:s (International Association for the Evaluation of Educational Achievement) har under 30 år genomfört ett stort antal internationella undersökningar av studenters skolkunskaper i och attityder till olika ämnen, t ex TIMSS. En annan trend är att allt större intresse riktas mot fysik som en diskursiv praktik, där studenters möjligheter att kommunicera och vara aktiva i undervisningen beaktas. Här går den pedagogiska utvecklingen hand i hand med utvecklingen av tekniska system för animationer, datorbaserade laborationer och simuleringar, och med visualiseringsmöjlighter som det senaste. Mazur (997), intitierade Peer Instructions, som byggde på att man i storföreläsning gav studenter möjlighet att tre och tre besvara frågor kring besgreppsförståelse av fysik, och med mentometerknappar ange vilket alternativ av fem som var det korrekta. Den undervisande läraren kunde se alla studenternas svar och få statisktik på sin datorskärm över detta. De tre studenterna fick möjlighet att ännu en gång resonera och övertala varandra om den korrekta lösningen, innan föreläsaren stutligen diskuterade problemet i storklass. Från dessa bikupediskussioner kring fysikproblem, utvecklades flera andra pedagogiska arbetssätt, som byggde på cooperative learning men med ett mycket starkt ämnesfokus. Mazur har nu en stor forskargrupp som utvecklar kooperativt lärande och gruppdiskussioner (Crouch & Mazur, 00). Gruppdiskussioner och grupparbete i fysik utvecklades i syfte att främja en meningsfull förståelse av fysik, och drev också fram en kritik av läroböcker i fysik. Läroböckerna var alltför anpassade till formeltänkande och med övningar som saknade relevans i studentens liv. För att göra fysikproblem mer relevanta för studenten

2 utvecklades kontexrika problem. Vid University of Minnesota utvecklades också problemlösning i tradition av kooperativt lärande (Heller & Hollabaugh, 99; Heller, Keith & Anderson, 99). Umeå universitet var först i Sverige att införa gruppdiskussioner med kontextrika problem i sina fysik kurser, och påverkades av University of Minnesota (Benckert & Pettersson, 004). Sylvia Benckert utvecklade denna metod tillsammans med fysik lärare också för gymnasieskolan (Benckert, Pettersson, Åsa, Johansson, & Norman, 005). Sedan 00 har Mälardalens högskola utvecklat undervisning med gruppdiskussioner med kontextrika problem, och det har visats intresse från Lunds universitet och Chalmers. EPISTOMOLOGISKA ANTAGANDEN Många amerikanska fysikdidaktiska studier är effektstudier, där man jämför hur studenternas kunskapsmål eller problemlösningsförmåga uppfylls med olika undervisningsmetoder. Kvalitativa studier som ligger till grund för dessa studier kan man hitta i många doktorsavhandlingar. Man diskuterar ofta lärande från en konstruktivistisk grundsyn, där individen själv konstruerar sitt lärarnde utifrån de erfarenheter hon/han gör, men ett sociokulturellt perspektiv där man ser lärande ske genom kommunikation med andra kompletterar och utvidar denna grundsyn. Man utgår från en kritsk realism, där antagandet att det finns en objektiv verklighet är grundläggande. Tingen har primära egenskaper som t.ex. storlek, form och rörelse, men vi erfar och upplever dem genom sekundära egenskaper som t.ex. färg, lukt och smak. Kritisk realism utgår från förekomsten av en objektiv verklighet som existerar oberoende av vår kunskap eller vad vi tror om den.---att ting existerar oberoende av vad vi vet om dem samt att det krävs kognitivt arbete för att komma så nära deras verkliga natur som möjligt, implicerar att det vi vet nu alltid bör stå öppet för modifiering, komplettering eller korrigering i ljuset av vidare insikter från observationer, experimentella bevis, tolkningar, dialoger etc. (Ur Ambjörnson, 997) PEDAGOGIK FÖR GRUPPDISKUSSIONER I FYSIK MED KONTEXTRIKA PROBLEM Kooperativt lärande: Johnson och Johnson (994) anger fem element som krävs för ett effektivt kooperativt lärande: att man uppfattar ett tydligt positivt beroende av varandras bidrag till gruppens arbete att man samarbetar sittande ansikte mot ansikte att man tar ett tydligt individuellt ansvar för att nå uppgiftens mål att man utbildar för gruppdiskussioner att man har regelbundna samtal om hur gruppen fungerar för att ständiga förbättringar ska nås Kontextrika problem Kontextrika problem började användas vid University of Minnesota och har spridits internationellt. Man kan använda dessa problem för att ge variation i sin undervisning. De kan också användas som poänggivande uppgifter på samma sätt som laborationer kan vara poänggivande moment. Vad menas då med ett kontextrikt problem? De viktigaste egenskaperna kan sammanfattas i följande punkter (Heller och Hollabaugh, 99):. Problemet skrivs som en kort berättelse där studenten är huvudpersonen. Det personliga pronomenet "du" används genomgående.. Problemet ska innehålla en rimlig motivering för att "du" ska vilja ta reda på svaret. 3. De föremål som beskrivs är verkliga. Idealiseringar sker explicit vid problemlösningen. 4. Problemet kan inte lösas i ett enda steg genom att sätta in siffror i en formel. 5. Det får gärna finnas mer information i problemet än vad som krävs för att lösa problemet. 6. Det som ska beräknas behöver inte explicit efterfrågas. Ex. Kommer den här konstruktionen att hålla? Blir det böter för fortkörning? 7. Man kan behöva göra antaganden och approximationer för att kunna lösa problemet. Ett kontextrikt problem behöver inte uppfylla alla sju punkterna men de två första finnas med. Kontextrika problem är tänkta att lösas teoretiskt. Studenterna väljer egna värden på ingående variablersamt den modellering och beräkningar de vill genomföra. Vi vill diskutera hur man kan variera konstruktionen av dessa problem. De problem vi konstruerat själva har varit underbestämda, och studenterna har då haft större frihet att utgå från sina erfarenheter vid problemlösning. Exempel Läroboksvarianten: En kloss som väger 5,0 kg glider uppför ett lutande plan och stannar efter 0,5 m. Planet lutar 0 mot horisontalplanet och friktionskoefficienten mellan klossen och planet är 0,60. Hur stor var begynnelsehastigheten på klossen? Kontextrikt problem( överbestämt, innehåller onödig information): Du är på besök i Karlstad. När du kör uppför en av backar på väg mot Kronoparken så springer plötsligt en pojke ut i vägen framför dig. Du trampar omedelbart på bromsen så hjulen låser sig och du får stopp på bilen. Pojken, som hade jagat en fotboll, springer iväg med bollen under armen. Nu visar det sig att en polisman råkade se hela olyckstillbudet. Han kommer fram till dig, påpekar att hastighetsbegränsningen är 50 km/h och skriver ut böter för fortkörning. När du har hämtat dig något från den omskakande händelsen börjar du fundera på om du verkligen hade kört för fort. På gatan ser man

3 Percentage of total talk during part 3-8 min Percentage of total talk in part Percentage of total talk in Part bromsspåren och du mäter upp dem till 8, m. Du kommer också fram till att gatan lutar 0 mot horisontalplanet. Kunde du argumentera för att du faktiskt hållit fartbegränsningen så du slapp fortkörningsböter? STUDIE KONTEXTRIKA PROBLEMET MODELLERAN Uppgiften som gavs i gymnasiet åk formulerades: MODELLERAN Ni har en laboration i ellära. Läraren letar efter en k resistor som ska användas i en uppkoppling ni ska göra i er laboration. Du leker med en multimeter och mäter resistansen genom en cylinderformad bit modellera som du råkat få med dig i fickan sen du lekte med din lillebror. Multimetern visar 50. Du får då en idé hur du kan göra en egen k resistor! Kommer det att bli rätt resistans om du bara rullar om den och gör den dubbelt så lång? Då passar den nämligen in precis i den hållare som hör till labutrustningen. Redovisa antaganden, tankegångar,beräkningar och slutsatser Metod och analys En grupp med 3 gymnasieelever använde 0 miniuter för att lösa problemet. De videofilmades, och filmen transkriberades ordagrant. Ena analysen avsåg hur talutrymmet fördelades dels mellan flickorna, och dels mellan olika kategorier i tiden. Här användes antal ord som analysenhet. Se Tabell -3. Den andra analysen avser samtalets karaktär och analysenhet var dislursiva steg i samtalet (Barnes & Todd, 995). Diskursiva steg kan vara att initiera (I), upprepa ord för att bekräfta (U), och värdera (V). Resultat och diskussion Kända svårigheter som ingår i problemets lösning är att uppgiften innehåller flera variabler, och att sambandet innehåller omvänd proportionalitet. Det krävs att studenterna identifierar den fysikalisk mening av R=, och gör en algebraisk jämförelse. R l A V V V A l A l A 4 V l En fysiklärare på gymnasiet skulle genom algebraiska samband besvarat frågan ja, det skulle kunna gå, resistansen blir ju fyra ggr större, alltså kω. R R Tabell : Hur tre flickor fördelar sitt talutrymme mellan sig och på de olika kategorierna fysik, begepp, planering, mathematik, irrelevant prat. Tid: -6 min 60,0 50,0 40,0 30,0 0,0 0,0 0,0 Talk during part (-6 min) Group 5 "The Clay" Physics Concepts Planning Math "Weather " Total Categories Tabell : Hur tre flickor fördelar sitt talutrymme mellan sig och på de olika kategorierna fysik, begepp, planering, mathematik, irrelevant prat. Tid: 6- min Talk during part (6-min) Group 5 "The clay" 60,0 50,0 40,0 30,0 0,0 0,0 0,0 Tabell 3: Hur tre flickor fördelar sitt talutrymme mellan sig och på de olika kategorierna fysik, begepp, planering, mathematik, irrelevant prat. Tid: -8 min 45,0 40,0 35,0 30,0 5,0 0,0 5,0 0,0 5,0 0,0 Physics Concepts Planning Math "Weather " Total Categories Talk during Part 3-8 min group 5 "The Clay" Physics Concepts Planning Math "Weather " Categories Total För gymnasieeleverna innebär detta att de ska ha följande kunskapsrelaterade insikter. De ska: Inse att volymen är konstant Inse att resistiviteten är den samma Inse symbolen för resistivitet Kunna uttrycka sambandet algebraiskt Inse den fysikaliska innebörden av formeln Inse att R ökar med ökad l Inse att R, minskar med ökad A (omvänd proportionalitet, och att R ökar när A minskar Inse att flera variabler påverkar samtidigt Lena Anna Lena Kathy Anna Kathy Lena % Anna % Kathy % 3

4 De tre flickorna diskuterar intensivt i sonderande samtal om hur problemet kan lösas. Inledningsvis är det Lena som leder in samtalet på vilka fysikaliska samband som kan tänkas gälla, och det kvalitativa samtalet utspelar sig mellan Lena och Anna. Kathy och Lena diskuterar sonderande om hur längden påverkar resistansen. När man identifierat resistans och samband mellan en tråds längd och area, övergår samtalet till hur man ska lösa en ekvation med bråk i nämnaren, och här övergår talutrymmet till Anna och Kathy. Här tar nu Kathy tillfället att fråga sina kompisar om matematiken, och hon får hjälp av Anna som visar och förklarar. Man kan se hur talutrymmet fördelar sig från fysik och begrepp över till matematik, och från Lena och Anna, mot Anna och Kathy. Ett exempel på hur det sonderade samtalet kring den fysikaliska innebörden utspelar sig: Kathy: Men egentligen spelar det nå n roll, liksom hur lång den är? Jag menar.. bredden minskar ju men det är väl samma resistans...volymen är ju lika? Lena: Ifall man har... en tråd som är lång så är det ju skillnad, men det är sant här är det ju lika mycket... Anna: Men frågan är, det är ju liksom längre sträckaden måste färdas för att liksom... Kathy: Jamen Lena: Ja, nu...ja i och för sig...den blir ju smalare också... Anna: den blir ju bredare... Lena: den är kort och bred, kort och bred ger ju mindre resistans än lång och smal Kathy: Jaha, typ elektronerna måste ju breda ut sig här... Anna: Ja, det får ju plats fler elektroner på bredden här om den är tjock, det borde ju blir större resistans om den är lång och smal om man ska tänka så... Analys av samtal som utspelar sig under problemlösning ger ny kunskap om hur viktigt det är att få tillfälle att lära sig av andra. Man lär av andra både genom interthinking (Mercer, 004) och genom att spåna och resonera om hur saker och ting kan tänkas hänga ihop, sonderande samtal, exploratory talks ( Barnes & Todd, 995). I detta exempel sågs också tydligt att de algebraiska färdigheterna är ett problem, men att gymnasieelever kan hjälpa varandra till insikter, genom att tålmodigt resonera sig fram sinsemellan. Tid för gruppdiskussioner medför därför kvalitetstid för lärande för den enskilde gymnasieeleven. STUDIE KONTEXTRIKA PROBLEMET DRINKEN Du sitter med en kamrat på restaurang Gondolen i Stockholm. Ni har just beställt in en drink före maten. Medan ni dricker drinken och tittar ut över Stockholms ström filosoferar din kamrat: - Du som är fysiker, kan 4 du tala om för mig hur många isbitar som behövdes för att kyla den här drinken till lämplig temperatur? Bakgrund Gruppdiskussioner med kontextrika problem har ingått som ett obligatoriskt moment i en fysikkurs inom flygingenjörsprogrammet. Kursen skall ge fysikaliska kunskaper för studier inom ämnesområdet flygteknik. Studenterna måste ha godkänt i två laborationer, tre pass med problemlösning av kontextrika problem, samt ett pass med seminarium kring seminariefrågor relaterade mot flygteknikfysik. De två resterande poängen avser tentamensfrågor av traditionell typ i formen av duggor, alternativt en engångstentamen. Denna kurs har getts sedan ht 00 och vi har videofilmat studentgrupper i de kurser som getts 003, 004 och 005. Kursen ges fortfarande med samma struktur. Videofilmerna har transkriberats och analyserats och undersökningarna publicerats eller sänts in för publicering. Tidigare publikationer beskriver hur studentgrupper som löser uppgiften med Drinken, utgår från sina egna erfarenheter och har detta som grund för att såsmåningom övergå till att prata fysik och göra beräkningar (Enghag, Gustafsson & Jonsson, 007). En annan beskriver svårigheter som leder till häftiga diskussioner om volymen av en kaffekopp (Enghag, Gustafsson & Jonsson, 007). I en tredje artikel diskuterar vi olika typer av grupper, S- grupper och D-grupper. S står för solitärer, och avser hur grupper med en kompetent student som hamnar med mindre duktiga kompisar kan ta över initiativet helt, och lösa uppgiften själv (Jonsson,Gustafsson & Enghag, 007). Det blir då en trist och uppgiven stämning i gruppen. D står för demokratiska grupper, och i grupper där man är mer jämspelta, uppstår istället en fin diskussion, och samtalet är ganska jämt fördelat mellan studenterna. Vi upplever att det är i dessa grupper som var och en av studenterna lär sig mest av uppgiften. Vi kan här följa de sonderande samtal som studenterna involveras in i samtalet pendlar och de olika faserna att någon initierar en fråga, sedan forsätter någon med en utvidgning av frågan och senare besvaras eller kommenteras detta initiativ, precis som Barnes och Todd beskrivit tidigare. Vi har genom att rita flödesscheman kunna följa dessa diskussioner. Se figur som exempel. Gruppindelning för de kontextrika problemen har gjorts enligt tidigare prestationer i utbildningsprogrammet (tagna poäng och/eller betyg på matematikkurser) och grupper har haft en svag, en mittemellan och en stark student, samt minst två tjejer eller ingen. Vi har inte använt roller som tilldelats studenterna. Gruppernas arbete ser olika ut. Ibland har det varit något stor spännvidd i kompetens och en duktig student har presterat det mesta av lösningen på egen hand. Det blir då en trist och uppgiven stämning i gruppen. I andra grupper, vilket vi upplevt som det vanligast, har grupperna varit mer homogena i kompetens och på ett kommunikativt och jämbördigt sätt tagit fram en lösning på problemen. Vi kan här följa de sonderande samtal som studenterna involveras in i samtalet pendlar och de olika faserna att någon initierar en fråga, sedan

5 fortsätter någon med en utvidgning av frågan och senare besvaras eller kommenteras detta initiativ, precis som Barnes och Todd beskrivit. Vad gäller problemlösningsstrategi har vi delat ut strategin skriftligt, och muntligt gått igenom de olika stegen vid första tillfället. Ingen explicit uppföljning har gjorts av att strategin användes vid arbetet med kontextrika problem. Vid grupparbetena har vi emellanåt sett att den utdelade strategin har funnits med bland studenternas papper. Vid ett kurstillfälle producerade vi flera kontextrika problem till varje tillfälle, så det gavs möjlighet för studenterna att välja de som gruppen fann bäst i någon aspekt. Detta visade sig vara uppskattat. Uppföljning av problemlösningarna har gjorts genom muntlig presentation under passet då problemet har lösts. Oftast har det varit en eller två gruppmedlemmar som presenterat lösningen för läraren, som ibland ställt frågor kring vissa delar; hur de tänkt, resonerat, med mera. Om passet innehållit två kontextrika problem (flyg) är det vanligt att en eller två av medlemmarna redan gått på det andra problemet under presentationen och alltså inte medverkat i presentationen. Att ha två kontextrika problem att arbeta med vid ett pass, tre lektioner om totalt 35 minuter, har inte varit helt lyckat. Mer tid, eller hellre, två timmar och ett problem vore bättre. De har även lämnat in en skriftlig redovisning. Även här har det ofta varit så att en skrivit ned den efter muntliga presentationen, medan de andra startar lösning av problem två. Metod och analys Gruppsamtal har videoinspelats och transkriberats ordagrant. De grupper som valts ut för filmning har placerats i ett eget rum för att vi ska få bra ljud på inspelningen. De har själva anmält sig för att vara med i studien. Kvalitativ analys av samtalet har gjort att det gått att identifiera diskursiva steg inom sonderande samtal. Diskursiva steg kan vara att initiera (I), upprepa ord för att bekräfta (U), och värdera (V). Flera personer har gjort samma analys, så att en interrater reliability (Stemler, 004) över 70% har uppnåtts. Resultat och diskussion På väg mot lösningen av uppgiften med isbitarna, måste gruppen nå konsensus om att problemet kan/ska lösas teoretiskt, vad som är en lämplig temperatur, volym och innehåll i drinken samt vilken fysikalisk teori som behandlar smältning. En naturvetenskaplig syn på situationen är att drinken kan förenklas till att bestå av rumstempererat vatten. När en viss massa is tillsätts till vattnet, kommer systemet isvatten att nå termisk jämvikt vid en temperatur lägre än rumstemperaturen (om man ser till rimligt lång tid, och att glaset isolerar från rummet), antingen när vattnet värmts isen så att den smält totalt och sedan ökat sin temperatur till jämviktstemperaturen, eller att man tillsatt så mycket is att drinken blir en vatten is blandning vid noll grader Celsius. Nästa steg är sedan en matematisk modellering, där man behöver känna till att det åtgår en viss energi för att ändra isens temperatur från 8 ºC till 0º C, en annan mängd energi för att smälta isen, och en tredje mängd för att öka det smälta isvattnet till jämviktstemperaturen, beroende på de att is och vatten har olika värmekapacitivitet ( förmåga att lagra värmeenergi ) och att det vid fasövergång, smältning, åtgår energi utan att temperaturen ändras ( smältvärme ). Efter den matematiska modelleringen ska ekvationen lösas där isens massa är den enda obekanta storheten, och slutligen ska isens massa uttryckas i antal isbitar, baserat på att man känner till isens densitet. Gruppen börjar med att bestämma vad som är en lämplig temperatur, något man snabbt når konsensus om efter ca minuters sonderande samtal. När gruppen använder sonderande samtal, kommer yttranderätten att vandra mellan gruppdeltagarna så att alla har möjlighet att bidraga till att nå ett resultat på den fråga som gruppen vill nå konsensus eller kunskap om. D: Det tror jag också, men Ludvig, vad är (Inbjuder) lämplig temperatur(upprepande ord) B:...lämplig temperatur(u) är.. A: noll grader B: nej fem grader A: vad tror du är(i) lämplig temperatur(u) B ja vad är lämplig temperatur(u) D: fem grader det är riktigt kallt(värderar) B: det är kylskåpskallt...(v) C:...åtta grader tror jag.(v).. B. fem grader... D: lämplig temperatur(u) för en drink är säkert åtta grader tror jag(v), sen tror jag också(v),... B. skakar man en xxx då går det väl ganska fort.(v),..xxx det blir frost på väggen C: men då har du mycket is i när det blir frost på sidan, men vi säger åtta då.(i) B&D: Det låter bra(v), C: Du kan skriva åtta om du vill (I), (pekar uppfodrande på B och på tavlan) Samtalet är engagerat, målinriktat och sonderande. Barnes beskriver exploratory talks : These discussions are very different from what usually takes place when a teacher faces a whole class. It is not only that the children are using language in a more exploratory fashion than often occurs in relative formality of the full class. It would be fair to say that they are using a far wider range of speech-roles than full-class discussion usually allows questioning, encouraging, surmising, challenging, extending, and so on. This is possible because they have between them taken over control of the learning activity. (Barnes 973, p.7) Anders inför en egen tanke byggd på hans erfarenhet av att en torr drink kyler drinken snabbt för då smälter inte drinken pga av mängden is. Detta kan se som att han har en egen erfarenhet som gör att han får en egen frågeställning här. Hans yttrande att det är en kuggfråga, 5

6 visar att han ser ett dilemma här, och att denna fråga är väsentlig att reda ut. A: Vi får inte ta för många isbitar...flaskan kanske fryser då. -- A: det är ju en kuggfråga det där...för ju fler isbitar..[ B. (avbryter) desto större volym blir det A: har vi bara en isbit blir det en jävla massa vatten i drinken B,C&D: Nämen...nej... B: Ju mer is desto mer vatten blir det... Han påpekar återigen att om isen smälter blir det vatten i drinken. De övriga förstår inte nu hur han menar i denna diskussion, endast B protesterar tveksamt men försöker resonera om att ju mer is desto mer vatten kan det bli men A vidhåller att med mycket is då smälter inte isen. A vidhåller sin egen syn på vad som är en torr drink. A:...för vill man ha en torr drink så måste man ju ha mycket is, det blir ju kallare snabbare, men då smälter det inte B. hmm... A:...isen slutar att smälta liksom... har du tillräckligt mycket is så smälter den ju inte... Gruppen kommer in i en intensiv diskussion om vad smältning innebär, och många olika uppfattningar om processen kommer att uttryckas. De läser i sina läroböcker för att få klarheter i sina olika undringar. Anders kommer kanske plötsligt på att han kan översätta vad han försökt få de andra att förstå med sin torra drink ; A identifierar fasövergång till det han funderar på händer i denna situation. Detta kan ses som en övergång till en naturvetenskaplig kontext. A: Om vi ser den som en vätska med temperaturen noll efter den har kommit upp... B: exakt så är det vi måste göra... A:...med samma massa som isen... D:...exakt... Studenten D har fortfarande problem med insikt av smältvattnet, men Anders återför detta till en reflektion hur man gör i praktiken att man alltid tillför mer is än man behöver, det är därför det då inte smälter helt. D: Det är det som känns...fel. C: vadå? D:...efter smältproceduren är klar... D: Ja. A: Men det är nog det de är ute efter... C: Annars är det ju tiden som spelar nån roll A:... men man har ju alltid mer is än som behövs...annars får man ju sätta fast is och det går ju inte att mäta...och titta hur mycket som smälter D: det är sant. Det är sant som du säger! I figur visas ett samtalsschema över hur gruppens samtal utveckklar sig om man tänker sig en tidsaxel nedåt i bild. Här kan man även få en uppfattning av studenternas delaktighet i samtalet, och fördelningen av talutrymme. C: man måste ha med det latenta värmet A: Vid fasövergång (läser i boken)... B: Om systemet är isolerat... A:...men det är ju en sån där fasövergång.. B: då måste vi ha med m gånger l också... Här återkommer nu en annan student till gruppens antaganden, och vill göra klart om isen smälter eller inte. Detta medför ett långt och komplicerat sonderande samtal om smältning, som har sitt ursprung i den av A införda diskussionen om torr drink. D: Men vad antar man? Är det att man lägger i isen och isen smälter bort, eller är det att isen bara kyls...inte xxx själv... B: Men det kommer ju att fortsätta att smälta...så länge vätskan är D:... exakt... B:...varmare kommer ju isen att fortsätta att smälta. D: Ja. A kommer på att isen efter smältningen kan ses som vatten, vilket får stort gensvar av alla de övriga. 6 Figur : Drinken ett samtalsschema över fyra studenters gruppsamtal när de löser det kontextrika problemet Drinken. SLUTSATSER Gruppdiskussioner i fysik ger studenter tillfälle att resonera och jämföra sina föreställningar om ett fysikaliskt problem. De vågar diskutera elementära frågor de inte vill fråga läraren, men som de ändå brottas med. De delger varandra erfarenheter, och vidgar sina vyer om hur problemlösning går till. Att ge fysikproblem i formen av en story ger relevans och upplevs intresseväckande. Att använda sig av kontextrika problem i fysikundervisning är att använda sig av ytterligare ett redskap som ger variation och som gynnar studenters lärande. Det utmanar också läraren att ta del

7 av hur studenter resonerar, och ger på så sätt läraren djupare insikter om hur undervisningen kan kompletteras och vidareutvecklas. REFERENCES Barnes, D. (973). Language in the classroom. Univ.of Leeds: Open University Press. Barnes, D. & Todd, F. (995), Communication and Learning Revisited : Making Meaning Through Talk, Portsmouth, NH: Boynton/Cook Publishing Benckert S, Enghag M, Gustafsson P, Johansson O, Jonsson G, Norman R,(007) Diskutera fysik i grupp! : Utgå från kontextrika problem. Umeå: Umeå universitet Benckert, S., Pettersson S., Aasa S., Johansson O., Norman R. (005). Gruppdiskussioner runt kontextrika problem i fysik Hur ska problemen utformas? Nordina (), (In Swedish) Crouch, C. H., & Mazur, E. (00). Peer instruction: Ten years of experience and results. American Journal of Physics, 69(9), Enghag, M. (004). Miniprojects and context rich problems. Case studies with analysis of motivation, learner ownership and competence in small group work in physics.studies in Science and Technology Education, Licentiate Thesis, Linköping University Enghag, M., Niedderer, H. (005). Physics learning with exploratory talks during a miniproject - a case study of four girls working with electric circuits, Journal of Baltic Science Education,(7) (5-) Enghag, M.(006) Two dimensions of student ownership of learning during small-group work with miniprojects and context rich problems in physics Mälardalen University Press Dissertations, no. 37, 3 pages. Enghag, M., Gustafsson, P., & Jonsson, G. (009) Talking Physics during Small-Group Work with Context-Rich Problems - Analysed from an Ownership Perspective. International Journal of Science and Mathematics Education, 7 (3), Enghag, M.(008) University students personal ideas about school physics as starting point for dialogic/interactive talk. In 008 the Nordic Research Symposium on Science Education, Reikjavik, Iceland (Web Book Enghag, M., Gustafsson, P., & Jonsson, G. (007). From everyday life experiences to physics understanding occurring in small group work with context rich problems during introductory physics work at university Research in Science Education, 37: Heller P., Keith R., Anderson S. (99). Teaching problem solving through cooperative grouping. Part I. group versus individual problem solving. Am.J.Phys (60): Heller, P., Hollabaugh,M. (99). Teaching problem solving through cooperative grouping. Part II. Designing problems and structuring groups. Am.J.Phys(60): Jonsson, G., Gustafsson, P., Enghag, M. (007) Context rich problems as an educational tool in physics teaching a case study, Journal of Baltic Science Education (6) 6-34 Johnson, D. W., & Johnson, R. T. (994). An overview of cooperative learning. In J. Thousand, J., Villa, A., Nevin, A.(994) (Eds), Creativity and Collaborative Learning Baltimore: Brookes Press. Available (0-05-0) at Mazur, E. (997). Peer Instruction: A User's Manual. Upper Saddle River, NJ Series in Educational Innovation, Prentice Hall Mercer, N. (000) Words and Minds: how we use language to think together. London: Routledge Stemler, S.E.(004). A comparison of consensus, consistency, and measurement approaches to estimating interrater reliability. Practical Assessment, Research& Evaluation 9(4)