Elevers förståelse kring energi och energiomvandlingar. Det naturvetenskapliga begreppet energi i relation till elevers vardagsföreställningar.

Transkript

1 Lärarutbildningen Natur, miljö, samhälle Examensarbete 15 högskolepoäng Elevers förståelse kring energi och energiomvandlingar. Det naturvetenskapliga begreppet energi i relation till elevers vardagsföreställningar. Students understanding the concept of energy and energy transformations. The scientific concept of energy in relation to student s everyday conception. Sarchen Fredricson Lärarexamen 270hp Naturvetenskap och lärande Examinator: Handledare: Leif Karlsson Ange handledare Handledare: Mats Areskoug

2 2

3 Sammanfattning Genom enkätundersökning i årskurs 8 och andra året på gymnasiet, på naturvetenskapligt och tekniskt program, har det undersökts: 1. elevernas begreppsförståelse om energi, 2. vilka vardagsföreställningar eleverna har om energi, 3. vilken av den naturvetenskapliga eller den vardagliga diskursen elever väljer att använda vid beskrivning av energi, samt 4. hur väl eleverna kan identifiera och beskriva energikedjor och energiomvandlingar. Jag har fördjupat mig i en mängd litteratur som behandlar en rad områden kring energi. Resultatet var att informanterna grundar främst energibegreppet i vardagsföreställningar beskrivet med en vardagsdiskurs. Informanterna visade att de till större utsträckning kunde identifiera energikedjor bakåt, än framåt. Energiomvandlingar beskrevs i större grad än energiformer av informanterna. Nyckelord: Begreppsförståelse, Elever, Energi, Energikedjor, Energiomvandlingar, Fysik, Vardagsförställningar. 3

4 4

5 Innehållsförteckning SAMMANFATTNING... 3 INNEHÅLLSFÖRTECKNING INLEDNING OCH SYFTE FORSKNINGSFRÅGOR LITTERATURBAKGRUND BEGREPPSDEFINITIONER INLÄRNINGSTEORIER ENERGIBEGREPPET ENERGIOMVANDLINGAR, ENERGIKEDJOR OCH ENERGIPRINCIPEN ELEVERNAS FÖRSTÅELSE OCH VARDAGSFÖRESTÄLLNINGAR STYRDOKUMENTEN METOD MOTIVERING AV METOD MOTIVERING TILL VAL AV ENKÄTFRÅGOR BEDÖMNINGSMATRIS 1 FÖR SAMTLIGA ENKÄTFRÅGOR BEDÖMNINGSMATRIS 2 FÖR ENKÄTFRÅGA 2 OCH GENOMFÖRANDE AV UNDERSÖKNINGEN BEARBETNING AV DATA REALIBILITET OCH VALIDITET RESULTAT OCH ANALYS ANALYS OCH RESULTAT AV FRÅGA 1 UTIFRÅN MATRIS ANALYS OCH RESULTAT AV FRÅGA 2 UTIFRÅN MATRIS ANALYS OCH RESULTAT AV FRÅGA 3A MATRIS ANALYS OCH RESULTAT AV FRÅGA 3B MATRIS

6 5.5 ANALYS OCH RESULTAT AV FRÅGA 4 MATRIS RESULTAT OCH ANALYS AV FRÅGA 2 OCH 3 MATRIS DISKUSSION ELEVERS VARDAGSFÖRESTÄLLNINGAR OCH ELEVERS VAL AV DISKURS ELEVERS FÖRMÅGA ATT IDENTIFIERA ENERGIKEDJOR OCH ENERGIOMVANDLINGAR SLUTSATSER REFERENSER TRYCKTA KÄLLOR DIGITALA KÄLLOR APPENDIX A APPENDIX B APPENDIX C

7 1. Inledning och syfte Mitt intresse för området har funnits sedan starten på lärarutbildningen. Jag har alltid ansett energi vara den mest utmanande delen inom fysiken, då den är väldigt abstrakt. Jag tror att många liknelser och beskrivningar om energi gör att vardagsföreställningar lätt uppstår. Dessutom anser jag att många vardagsföreställningar är rakt motsägande den naturvetenskapliga förklaringsmodellen, medan andra vardagsföreställningar går att arbeta utifrån under lektionstid om energi. Syftet med detta examensarbete har varit att undersöka elevers förståelse för energi, energiomvandlingar och energikedjor. Dessutom har det undersökts i vilken mån förståelsen skiljer sig mellan årskurs 8 och andra året på gymnasiet på naturvetenskapligt och tekniskt program. Vilket utrymme olika sorters vardagsföreställningar får i elevers tankegångar kring energibegreppet har också undersökts. Jag menar att om eleven får förståelse för energiprincipen kommer vardagsföreställningar som motsäger den naturvetenskapliga beskrivningen att utmanas. Eleven kommer inte se energi som materiellt, utan förstå att beskrivningen av energi som något vätskeliknande enbart är en liknelse. Utifrån detta anser jag att om elever kan identifiera och beskriva energikedjor och energiomvandlingar, kan det tolkas som att de har en generell förståelse för energibegreppet. Eleven kan använda liknelser om att energi kan flöda likt en vätska, men i beskrivningen uppvisar eleven att energi inte är något materiellt. Mitt fokus i undersökningen har blivit att undersöka elevers resonemang kring energiomvandlingar, energikedjor samt till viss del energiprincipen. Undersökningen har genomförts genom en kvalitativ analys på svaren i öppet formulerade enkätfrågor. Med detta i åtanke formulerades de forskningsfrågor som arbetet syftar att svara på. Forskningsfrågorna är avsiktligt formulerade att vara väldigt breda, då jag anser att energibegreppet i sig är väldigt brett och det går inte att utesluta något område inom energiläran i fysiken. 7

8 2. Forskningsfrågor Vilken begreppsförståelse om energi, energiomvandlingar och energins bevarande finns hos elever i årskurs 8 och andra året på gymnasiet? (hädanefter nämnd som första forskningsfrågan) I vilken utsträckning kan elever identifiera energiomvandlingar och energikedjor i givna problemställningar? (hädanefter nämnd som andra forskningsfrågan) Till hur stor del är elevernas beskrivningar av begreppet energi, energiomvandlingar och energins bevarande grundad i naturvetenskapen eller vardagsföreställningar? (hädanefter nämnd som tredje forskningsfrågan) I avsnitt 3.1 Begreppsdefinitioner, kommer några begrepp att entydigt definieras. Begreppen som beskrivits är: Begrepp, begreppsförståelse och vardagsföreställning. 8

9 3. Litteraturbakgrund 3.1 Begreppsdefinitioner I detta examensarbete har jag använt mig av några begrepp som kan ha olika innebörd. Nedan beskrivs kortfattat vilken innebörd jag syftar till begreppen. Begrepp En term vars betydelse är specifik för var diskurs. Ett begrepp associeras med andra begrepp utifrån erfarenheter och dessa associationer bygger upp en så kallad begreppskarta eller kunskapsram, som sedan utvecklas och byggs på allt efter som individen får fler erfarenheter. Begreppskartan eller kunskapsramen kan bestå av flera betydelser av ett och samma begrepp och är individuell. Ett begrepp är en mental symbol av en term i form av associationer som en individ har. Begreppsförståelse den förståelse som var individ har för ett begrepps olika innebörder i olika diskurser. Då en individ har förståelse för ett begrepps olika betydelser i olika diskurser och förklaringsmodeller, kan detta ses som att individen har en stor kunskapsram. Vardagsföreställning En vardagsföreställning är idéer och beskrivningar om hur individen uppfattar omvärlden. Vardagsföreställningar kan vara mer eller mindre byggda på en naturvetenskaplig grund. Det finns två typer av vardagsföreställningar. Den ena sortens vardagsföreställning är rik på erfarenheter och kan integreras med den 9

10 naturvetenskapliga förklaringsmodellen, och därmed bidra till en ökad begreppsförståelse. Den andra sortens vardagsföreställning är oförenlig med naturvetenskapen, då den bygger på beskrivningar av erfarenheten och sinnesintryck som är motsägande naturvetenskapens lagar och teorier. 3.2 Inlärningsteorier När det kommer till begreppsförståelse, oavsett område, så finns det två huvudsakliga sätt att se på inlärning och förståelse. Dessa är de två huvudsakliga teorierna kring inlärning, nämligen Piagets individuella konstruktivism och Vygoskijs sociala konstruktivism (Evenshaug & Hallen, 2001). Enligt Piaget, som utgår från individens utveckling, så genomgår eleven ett antal stadier innan full ämnes- och områdesförståelse kan nås. De två högsta stadierna i utvecklingen kallas det konkreta operationsstadiet och det formella operationsstadiet. Skillnaden mellan dessa två stadier är avsevärd utifrån ett lärandeperspektiv. Då individen vid vuxen ålder har genomgått dessa två operationsstadier kommer individens kunskaper och förståelse att fördjupas ytterligare (Elkind, 1983). I det konkreta operationsstadiet, som utvecklas mellan 7 och 11 år, börjar barnet att kunna utföra handlingsförloppet i huvudet istället för att utföra var handling. I detta stadiet utvecklas en förmåga att kunna uppfatta relationer mellan olika egenskaper av föremål, t.ex. färg och material. Vid slutet av det konkreta operationsstadiet kan barnet utföra tankeproblem och kombinera med och särskilja klassbegrepp och egenskaper (Elkind, 1983). I det formella operationsstadiet, som sker mellan 12 och 15 års ålder (a.a.), har eleven utvecklat en omfattande tankestruktur, som möjliggör att eleven kan tänka teoretiskt och systematiskt. Eleven är observant, medveten och kritisk mot information och behandlar motsägelser i tankegångar (Andersson, 2008b). Dessutom kan eleven förstå liknelser och metaforer i slutet av detta operationsstadiet (Elkind, 1983). 10

11 Vygotskij å andra sidan koncentrerade sin forskning på hur socialt samspel påverkar den kognitiva utvecklingen. Det sociala samspelet varierar för varje elev, då alla har olika familjebakgrund och är uppväxta med olika kultur beroende på skola, kompisar, fritidsaktiviteter och boendeort. Enligt denna utvecklingsteori, måste eleven vara tillsammans med personer som använder sig av begreppen, för att kunna tillägna sig dem. Eleven får undervisning om hur begreppen förklaras och kan då medverka själv i att ge begreppen betydelse. Eleven har möjlighet att ifrågasätta, diskutera och omformulera kunskapen så den blir elevens egen. Kunskapsramen, d.v.s. de hos eleven befintliga förklaringsmodeller som behärskas, hos eleven byggs ut och utvidgas så flera kunskapsramar kan integreras, vilket ger ökad förståelse för helheten av kunskapsområdet och begreppet. Detta under handledning av läraren, så eventuella misstolkningar kan motverkas och den naturvetenskapliga kunskapsramen motiveras. Eleven kultureras av samspelet med läraren och övriga elever in i den naturvetenskapliga kulturen, där läraren upprätthåller förhållningssättet. Eleven bearbetar själv aktivt innehållet i kulturen, vilket leder till att både individuell och social konstruktion av innehållet flätas samman (Andersson, 2008b). Elevernas egna modeller för sortering och behandling av kunskap kan ses som underordnat den sociala interaktionen. Det är snarare processerna som uppstår vid samtal och diskussion som bidrar till elevens kognitiva utveckling. Kunskapen finns på detta vis inte enbart hos eleven som individ, utan även i ett sammanhang där människor tillsammans försöker förklara och förstå naturen (Schoultz, 2002). Vygotskij menar att samtalet är människans viktigaste verktyg till kunskap. I dessa verktyg återfinns tidigare tankebanor och resonemang från föregående generations kultur. Genom att utnyttja dessa verktyg, som gemensamt har skapats, kommer kunskapen att tillägnas eleven som en del av ett större sammanhang (a.a.). 11

12 3.3 Energibegreppet Inom naturvetenskapen förklaras energibegreppet på ett väldigt abstrakt sätt, som oftast är svårbegripligt för elever. Det är oftast svårt för eleverna att följa matematiska härledningar och resonemang. Elevernas tidigare kunskap att tolka sådana resonemang är väldigt begränsade, då dessa tillhör högre studier inom naturvetenskapen (Andersson, 2008a). Med utgång i Nationalencyklopedin på internet (NE, 2010) startade litteraturfördjupningen. NE (2010) ger en omfattande förklaring om alla energins former på ett språk, som jag uppfattar rikta sig även mot personer med icke-naturvetenskaplig bakgrund. NE (2010) börjar med att förklara att energi är något icke materiellt och abstrakt. Vidare skriver NE (2010) att energi är förknippat med kraftbegreppet, och förmågan att utföra ett fysikaliskt arbete. Enligt Hewitt (2010) så är energi den förmågan ett objekt har att kunna utföra ett fysikaliskt arbete. Energi, i dess olika former, är lagrat i objektet (Hewitt, 2010). Areskoug (2006) menar att energi är ett begrepp som är användbart för att beskriva förändringar som sker i naturen och samhället. Hewitt (2010) beskriver att förändringen av rörelseenergi ger upphov till fysikaliskt arbete. Hewitt (2010) beskriver även hur man ur ett energiperspektiv kan beskriva temperatur, elektrisk spänning, ljudintensitet och ljus. Hewitt (2010) menar att dessa fyra fysikaliska storheter går att härleda till rörelseenergi hos olika partiklar, där rörelseenergin omvandlats från olika former av potentiell energi. Han motiverar eller beskriver inte härledningen. 12

13 3.4 Energiomvandlingar, energikedjor och energiprincipen Energiprincipen förklaras av NE (2010) med en formulering, som är vanlig från många läromedel. Energiprincipen säger att energi inte kan skapas eller förstöras, bara omvandlas mellan olika former. Hewitt (2010) skriver i enlighet med denna förklaring, men beskriver även hur dessa energiomvandlingar mellan alla former kan följas i alla händelser på jorden. Ett exempel på detta är att solens ständigt pågående fusion frisläpper enorma mängder kärnenergi som omvandlas till strålningsenergi. Delar av denna strålning når fotosyntetiserande växter som bildar kolhydrater, där kemisk energi binds in i. Dessa kolhydrater konsumeras av djur och människor som föda (Hewitt, 2010), och den kemiska energin i maten omvandlas slutligen till rörelse och värme. Andra delar av solens strålning får vatten att avdunsta, och sedan åter falla till jorden i form av regn, som ansamlas i åar, bäckar och floder. Regnvattnet kan samlas upp i en damm, där ett vattenenergiverk utnyttjar vattnets rörelseenergi, till att driva generatorer som omvandlar rörelseenergin till elektrisk energi (Andersson, 2008a). Areskoug (2006) beskriver energiprincipen ytterligare med tillägget, att energi kan omvandlas från energiformer med högre energikvalitet till energiformer med lägre energikvalitet. Vid tillämpning av energiprincipen, genom att diskutera energikedjor och energiomvandlingar med eleverna, kan energiprincipen konkretiseras (Areskoug, 2006). Energikedjor kan diskuteras utifrån tre perspektiv, menar Areskoug (2006). Dessa tre perspektiv är det vardagliga, det naturvetenskapliga och det samhälleliga perspektivet. Beroende på elevens utveckling och erfarenheter kan en av dessa perspektiv användas för att behandla och lära sig energikedjor. I det vardagliga perspektivet diskuteras energikedjan i termer av energimottagare, energigivare och energiöverföring, och kan tillämpas även på yngre elever. Utifrån ett så enkelt experiment, som att tända en lampa, kan eleverna resonera kring att när energi flödar händer något och energiflödet har en specifik riktning. Utifrån detta kan man spåra och identifiera de energiformer som finns i kedjan, både framåt och bakåt (a.a.). När det gäller det naturvetenskapliga perspektivet beskrivs energikedjan utifrån varje energiomvandling som sker. Det blir istället en 13

14 energiomvandlingskedja. Varje energiomvandling beskrivs på fysikaliskt vis utifrån vilken energiform som omvandlas och till vilken. I exemplet med lampan kan då energiomvandlingskedjan skrivas som följande: potentiell lägesenergi elektrisk energi termisk energi p.g.a. hög temperatur strålningsenergi termisk energi p.g.a. låg temperatur. Utifrån detta exempel kan nu även energikvalitet diskuteras med eleverna (a.a.). Ur det samhälleliga perspektivet diskuteras den nytta samhället har med energiomvandlingen och vilken naturresurs energikedjan har sitt ursprung i. Ur detta perspektiv kan termen energitjänst börja diskuteras. En energikedja som berör en lysande lampa kan då se ut som följande: Primär energi: solenergi sekundär energi: vattenenergi användbar energi: elektrisk energi energitjänst: belysning spillvärme. Även ur samhällsperspektivet kan energikedjor följas både framåt och bakåt. De energitjänster som nämns av Areskoug (2006) är transport och personresor, uppvärmning, elektrisk belysning, elektriska hushållsapparater, förvaring och tillagning av mat, information och media samt tillverkning. 3.5 Elevernas förståelse och vardagsföreställningar Energi är ett begrepp som är starkt rotat inom alla naturvetenskapens delar. Allt från förmågan att utföra arbete i fysiken, till kemiska processer som omvandlar energifattiga föreningar till energirika inom kemin, till användningen av dessa energirika föreningar i organismer inom biologin. Energibegreppet är främst rotat i fysiken, där storheten förklaras på sin mest elementära nivå. Inom naturvetenskapen förklaras energi dock på ett väldigt abstrakt sätt. Detta abstrakta sätt att förklara energi grundar sig i matematiska teorier och härledningar. Elever har svårt att förstå denna abstrakta förklaringsmodell (Andersson, 2008b). Vardagsföreställningar kallas det som eleverna har med sig i sitt kunskapsbagage när de kommer till undervisning. Som Sjøberg (2005) skriver det, så konstruerar varje individ 14

15 sin egen verklighetsuppfattning, likt en forskare. Vardagsföreställningar är baserade på hur eleven själv har uppfattat världen runt omkring sig och försökt förklara, samt förstå omvärlden utifrån existerande kunskapsramar. Då individen skapar sig sina föreställningar, händer det ofta att dessa skiljer sig från den vetenskapliga (Sjøberg, 2005). Barn konstruerar tidigt olika förväntningar och trosuppfattningar om en rad olika vardagliga naturfenomen. De försöker därefter förklara dessa vardagliga erfarenheter (Driver, 1983). Elevens uppfattning om världen förstärks av vuxna i omgivningen som kan bekräfta denna uppfattning (Andersson, 2008b). Hur vuxna i barnets omgivning bekräftar dessa vardagsföreställningar, varierar utifrån de vuxnas egna uppfattningar och val av språklig diskurs. Sjøberg (2005) skriver att somliga begrepp för fysikaliska storheter i den vardagliga diskursen inte skiljs åt, då det inte behövs i det vardagliga språket. Begreppsparen som energi- kraft, energi- ström och energi- temperatur är ofta synonyma till varandra i vardagsdiskursen (Andersson, 2008b, Sjøberg, 2005). Sjøberg (2005) fortsätter beskriva att vissa vardagsföreställningar är vanligare än andra, då forna tiders uppfattningar har präglat vårt språk. Dessutom har naturvetenskapen lånat ord från den vardagliga diskursen men ändrat ordets betydelse för att begreppet ska få en mer precis betydelse i ett vetenskapligt sammanhang, t.ex. kraft, arbete och energi (Sjøberg, 2005). Barnets samlade livserfarenheter, från att börja lära sig gå upp till skolålder, innefattar en rad föreställningar om hur fenomen hänger ihop. Vissa felaktiga föreställningarna mellan händelser och/eller fenomen kommer att skiljas från det verkliga sambandet och kommer förkastas av barnet. Vissa vardagsföreställningar kommer leva kvar upp i skolåldern (Driver, 1983), då dessa föreställningar verkar mer nyttiga och mer rätt än de naturvetenskapliga generaliseringarna, då de uppstår genom sinnesintryck (Sjøberg, 2005). Vardagsföreställningar kan ses som en större eller mindre kognitiv fiende för eleven. Vardagsföreställningarna kan vara fyllda med erfarenhet från observationer och sinnesintryck, medan den naturvetenskapliga förklaringsmodellen erbjuder struktur och generaliseringar (Andersson, 2008b). I det naturvetenskapliga språket uttrycks och förklaras modeller samt begrepp på ett specifikt vis. I vardagligt språk uttrycks motsvarande fenomen på ett helt annat vis. Dessa två sätt att förklara omvärlden och naturen på, får då helt olika betydelser och ger olika perspektiv. Det finns två olika diskurser som förklarar samma fenomen på två helt skilda 15

16 sätt. Den naturvetenskapliga diskursen med alla dess begrepp och uppfattningar, kan vara ytterst svårarbetat för eleven, som främst är bekant med vardagsdiskursens förklaringar (Schoultz, 2002). Sjøberg (2005) menar att många begrepp inte behövs i vardagsdiskursen, då många fysikaliska storheter inte skiljs åt det i vardagsliga språket och där igenom kan vardagsföreställningar uppstå. Eleverna kan ha olika fasta föreställningar om samma fenomen, även om föreställningarna är i motsägelse till varandra. Trots att läraren konfronterar eleven med motbevis, så behöver de inte ta till sig och bearbeta informationen (Driver, Guesne, Tiberghein, 1985). Blir inte elevens vardagsföreställningar konfronterade, kommer eleven inte att börja tvivla på föreställningen för att sedan aktivt leta rätta svar och förklaringar (Sjøberg, 2005). Eleverna kan få en kvarstående föreställning i vardagsdiskursen (Driver, Guesne, Tiberghein, 1985). Även om eleven skulle börja behärska den naturvetenskapliga diskursen, då det rena naturvetenskapliga språket går att tillämpa, som under laboration eller studier av naturvetenskapliga texter, så är inte säkert att eleven kan applicera den naturvetenskapliga diskursen utanför dessa miljöer. Därför bör termer och begrepp användas i många diskurser, så eleven förstår innebörden av begreppet i flera varierade situationer (Schoultz, 2002). Barnet har redan starkt rotade föreställningar om hur världen är uppbyggd och fungerar, innan barnet börjar få undervisning inom naturvetenskap (Driver, 1983). Det går att uppfatta naturvetenskapen i ett socialt sammanhang som en mänsklig aktivitet, där frågor om ansvar för samhälle och natur uppstår. Därför behöver skolan ta hänsyn till vardagstänkandet, då det är vardagstänkandet som kommande kunskapsramar kommer byggas vidare på. Det vardagliga och det naturvetenskapliga tänkandet kan båda förstås och komplettera varandra. Skolan kan stimulera interaktion och utveckla båda kunskapsområdena (Andersson, 2008b). En utgångspunkt för att interaktion mellan vardagsdiskursens begreppsbetydelse och den naturvetenskapliga diskursens begreppsbetydelse kan vara att utgå ifrån den naturvetenskapliga utvecklingen bakåt i historien. Många vardagsföreställningar som eleverna kan ge uttryck för har ofta en naturvetenskaplig föregångare. Genom att utgå ifrån den tidigare naturvetenskapliga synen kan eleverna guidas av läraren hur vetenskapen utvecklats genom observationer och experiment (Sjøberg, 2005). Flera observationer som eleverna har gjort innan undervisning i området kan vara förvirrande för dem, speciellt när det kommer till begreppet energi. 16

17 Begreppet används slarvigt i många hänseenden, vilket gör att elevens uppfattning om omvärlden inte blir förenlig med naturvetenskapens förklaringsmodell (Andersson, 2008b). Barnets föreställning om fenomenet kan skilja sig mycket från den naturvetenskapliga teorin. Dessutom kan föreställningen helt motsägas genom hur naturvetenskapliga teorier framställs och förmedlas i undervisningen (Driver, 1983). Dock bör det poängteras att elevens förståelse i naturvetenskap inte blir särskilt grundad, om eleven inte har en bred vardagskunskap sedan tidigare. Naturvetenskapen kan grundas och utgå ifrån denna vardagskunskap. Utan en uppfattning om världen utifrån ett vardagsperspektiv, kan eleven inte titta på världen med ett naturvetenskapligt perspektiv. Att stimulera och motivera eleven att gå mellan vardagstänkande och naturvetenskapligt tänkande och integrera dessa två tankeramar är gynnande för elevens beständiga förståelse i kunskapsområdet. Detta då de vardagliga begreppen är fyllda med erfarenhet, medan de naturvetenskapliga begreppen är fyllda med generalitet, systematik och förklaringsförmåga. De två tankeramarna kompletterar varandra (Andersson, 2008b). Elever bör inte ses som tomma ark, när de deltar i undervisning i naturvetenskap, då information och nya idéer inte bara tas emot av eleven på ett neutralt sätt. De närmar sig nya vetenskapliga erfarenheter med utgångslägen i de äldre föreställningarna, som de har skapat sig med tiden. Deras lärande är beroende på vad de har i sina huvuden, så väl som inlärningssituationen (Driver, Guesne, Tiberghein, 1985). För att underlätta för eleven kan läraren påpeka att naturvetenskapen är konstruerad av människan för att ha ett system, ett regelverk, att förklara naturen på. Därigenom blir naturvetenskapen en, av människan skapad, aktivitet som utvecklas ständigt genom interaktion av olika slag (Andersson, 2008b). Det är en del av den naturvetenskapliga undervisningen att lära sig grunderna i denna interaktion, som kallas det naturvetenskapliga arbetssättet. Då elevens vardagsföreställning kan integreras med de naturvetenskapliga begreppen kommer eleverna få en djupare förståelse för hur naturvetenskapen förklarar vardagligt förekommande fenomen, och eleven kan då lättare förstå helheten. De naturvetenskapliga begreppen kommer då få fördjupad mening, då eleven kan tillämpa begreppen och förklaringsmodeller i vardagen och utifrån egna erfarenheter (Andersson, 2008b, Sjøberg, 2005). Att hitta vägen mellan vardagserfarenheter och naturvetenskapligt tankesätt kan liknas vid att försöka förklara vägen för någon som är vilse över telefon. Läraren måste veta elevens utgångspunkt och 17

18 tidigare erfarenheter för att kunna guida eleven till interaktion mellan vardagsvärlden och den naturvetenskapliga världen (Driver, 1983). Vanliga aspekter av energibegreppet i vardagsföreställningar är att energi förknippas med det levande och hur man mår. En annan vardagsföreställning är att man får energi av aktivitet och att energi leder till processer och utveckling. Andersson (2001) menar att förbindelsen mellan energi och det levande kan delas in i två grupper. Den ena gruppen har uttryck som är mer förenlig med det naturvetenskapliga energibegreppet; t.ex. Vi behöver energi för att röra oss. Den andra gruppen har uttryck som inte är förenligt med det naturvetenskapliga energibegreppet; t.ex. Vi får energi genom att sova eller vila. Föreställningen att energi orsakar processer (Andersson, 2008b), har en delvis förklaring i att även naturvetare själv inte är så strikta med hur de uttrycker sig verbalt. Forskare använder ofta en mer vardaglig diskurs vid kommunikation, där de ofta anspelar till associationer och metaforer från vardagsspråket (Sjøberg, 2005). I klassisk fysik är det krafter som orsakar förlopp, inte energi. Undersökningar visar att föreställningen att energi förbrukas, är vanlig bland elever. Föreställningen stämde in på levande organismer, och system i rörelse. Det vanligare vardagstänkandet var att se systemet som energiförbrukare i stället för energiomvandlare. Detta är inte i enlighet med energiprincipen. Elever verkar tro att energi kan skapas. En vanlig föreställning är att energi inte går att lagra. Termer som energikälla, energimottagare och energiflöde, tillsammans med behovet att göra abstrakta företeelser konkreta genom metaforer, leder till att energi ofta betraktas som något materiellt av vätskekaraktär (Andersson, 2001, Sjøberg, 2005). Det råder en klyfta mellan den vardagliga och den naturvetenskapliga begreppsvärlden, när det gäller energi. Fysikaliska och matematiska kunskaper krävs för att förklara och redogöra för energibegreppet. Denna fördjupning ingår bara i naturvetar- och teknikprogrammet. Enligt gällande kursplaner ska alla elever undervisas om energi (Andersson, 2008b). Enligt Skolverket ska alla gymnasieelever, oavsett program, efter att avslutat och blivit godkänd i kursen Naturkunskap A ha kunskap om energi (Skolverket, 2000f). 18

19 3.6 Styrdokumenten I styrdokumenten för naturorienterande ämnen för grundskolans senare år står det att eleverna ska i slutet av årskurs nio ha uppnått följande mål: - ha kunskap om naturliga kretslopp och om energins flöde genom olika naturliga och tekniska system på jorden, (Skolverket, 2000a) Det ovanstående kursmålet kan tolkas som att eleven ska kunna identifiera och beskriva de omvandlingar och den växelverkan som sker i natur och samhälle samt koppla dessa till specifika händelser (Skolverket, 2000d). Ytterligare mål som behandlar energi är: - utvecklar kunskap om energi och energiformer, energiomvandlingar och energikvalitet samt samhällets energiförsörjning, (Skolverket, 2000b) - ha kunskap om olika energiformer och energiomvandlingar samt vid tekniska tillämpningar miljö-, resurs- och säkerhetsaspekter (a.a.) De ovanstående två kursmålen menar att eleven ska kunna förklara och beskriva hur människan påverkar och utnyttjar energiomvandlingar samt vilka konsekvenser utnyttjandet får. Detta syftar på energins alla former, inte enbart de mest uppenbara. Eleven ska dessutom kunna resonera utifrån dessa energiomvandlingar kring energikvalitet, hållbar utveckling, energihushållning samt teknisk tillämpning (a.a.). Vidare i kursplanerna för gymnasiekurserna Naturkunskap A och Fysik A, så formuleras målen liknande med de kursmålen för grundskolans senare del, men är mer preciserade att eleven ska: - ha kunskap om energiomvandlingar och energiformer samt begreppet energikvalitet (Skolverket, 2000f) - kunna beskriva naturliga kretslopp och av människan skapade materia- och energiflöden samt ha förståelse av termodynamikens lagar (a.a.) - ha kännedom om energiprincipen och energiomvandlingar, känna till innebörden i 19

20 begreppet energikvalitet samt kunna använda kunskaperna om energi för att diskutera energifrågor i samhället (Skolverket, 2000e). - ha kunskap om elektriska fält, elektrisk spänning och ström samt elektrisk energi och effekt (a.a.) Dessa kursmål är mer preciserade i den mån att varje fenomen som rör energi är mer korrekt. Dessutom ska eleven efter avslutad gymnasiekurs kunna beskriva energi och skeenden kopplade till energi, till skillnad från efter avslutad nionde klass, då eleven enbart ska ha kännedom om energi. Det är tydligt i kursmålen att eleven ska få fördjupad kunskap efter avklarad gymnasiekurs. 20

21 4. Metod 4.1 Motivering av metod Det valdes mellan metoden kvalitativ intervjuform och enkätform. Ett fåtal personer intervjuas vid kvalitativ intervju, där det finns möjlighet för intervjuaren att fördjupa sig i informantens svar genom att t.ex. ställa följdfrågor. Fördelen med enkät är att ett stort antal informanter kan delta, och därmed kan större mängd data samlas in (Johansson & Svedner, 2006). Observationer uteslöts som metod, då det inte var en metod som kunde bidra till att besvara forskningsfrågorna inom lämplig tidsram, då observationer inom ramen för undersökningens intresse skulle ha inneburit deltagande på samtliga informanters lektioner om energi. Samtliga deltagande informanter hade redan haft all undervisning om energi i de kurser som undersöktes i avsnitt 3.6 Styrdokumenten. Att endast genomföra en textundersökning valdes också bort, då denna metod inte heller var lämplig för undersökningen eftersom viss elevkontakt söktes. Elevkontakten hjälpte mig få svar på elevernas resonemang kring specifika frågeställningar om energi. En kvalitativ enkät utfördes, där informanten kunde svara fritt på samtliga enkätfrågor. Detta var en passande form för undersökningen, då större mängd data kunde samlas in och svaren var informativa. Undersökningen hade kunnat genomföras i form av kvalitativa intervjuer, och hade kunnat ge bra resultat. Kvalitativ intervjuform valdes bort, då större mängd data önskades, och undersökningen genomfördes under begränsad tid. Viktiga aspekter vid utförande av enkätundersökning är administrationen av enkäterna. Det är av vikt att alla informanter får likvärdig information innan genomförandet av enkäten, samt att utdelning och insamling av enkät skedde synonymt (Johansson & Svedner, 2006). Informanterna var informerade om att enkäten var frivillig och anonym. 21

22 Överst på enkäten efterfrågades ålder och gymnasielinje. Detta önskades för att underlätta det administrativa efterarbetet. Det är även av vikt att enkätens struktur och form är överskådlig och inte kräver för lång svarstid, då eleven kan mista intresset och koncentrationen och kan därmed leda till svar som inte är fullt genomtänkta. Enkätfrågorna har konstruerats utifrån forskningsfrågorna (a.a.). 4.2 Motivering till val av enkätfrågor Jag valde att ha fyra frågor i enkäten, där en av frågorna hade två delfrågor. Jag ansåg att fyra frågor var tillräckligt för att få svar på forskningsfrågorna. Enkätfrågorna konstruerades så att de svarade på minst en forskningsfråga var. Öppna svar söktes, så stort skrivutrymme lämnades under varje fråga till informantens förfogande. Enkäten i sin slutgiltiga utformning finns i Appendix A. Första frågan ämnar svara på vad informanterna förknippar och associerar med just ordet energi. Min avsikt med frågan är att se huruvida eleverna förknippar ordet med något naturvetenskapligt eller något anknutet till vardagen. Informanterna kommer att svara utifrån egna erfarenheter och resonemang. Enligt bl.a. Andersson (2001, 2008b), har elever ofta föreställningar om att energi är något levande eller av vätskeliknande karaktär. Om informanterna har just denna föreställning kommer detta att komma fram i denna enkätfråga. Dessutom är det av intresse för studien att undersöka i vilken mån informanterna förväxlar energi med i huvudsak kraft men även ström och temperatur, då vardagsdiskursen ofta synonymiserar dessa begrepp (Sjøberg, 2005). Frågans huvudsakliga syfte är att undersöka vad informanterna förknippar och tänker på och därigenom vilka föreställningar kring energi som finns. Därigenom kommer enkätfrågan hjälpa mig besvara min tredje forskningsfråga, då elevernas beskrivningar av sina associationer kan tolkas som mer eller mindre grundade i naturvetenskap eller vardag. Då data analyserats och den tredje forskningsfrågan om elevens beskrivningar av associeringar med energi är grundad i 22

23 naturvetenskap eller vardagsförställningar besvarats, kommer detta leda till att första forskningsfrågan om elevernas begreppsförståelse om energi besvarats. Andra frågan kommer att koncentreras till energiomvandlingar. Informanterna har till denna enkätfråga en bild (Appendix A) att utgå ifrån. De ska där kunna översiktligt identifiera flera energiomvandlingar. Bilden är konstruerad på ett sådant sätt att informanten har flera alternativ att välja exempel från. Det kan vara allt från kon som betar i hagen, till flygplanet i luften eller regnet över bergen i bakgrunden. En stor sol har ritats på himlen, för att även den ska kunna uppmärksammas av informanten. Enkätfrågan är konstruerad på ett sådant sätt att den hjälper mig besvara min andra forskningsfråga, som berör huruvida elever kan identifiera energiomvandlingar och energikedjor i givna problemställningar. Utifrån informanternas beskrivningar av energiomvandlingar kan även de två övriga forskningsfrågorna besvaras, då informanternas beskrivningar och resonemang visar om de var grundade i naturvetenskap eller vardagsföreställning. Då informantens beskrivningar kategoriserats för att svara på tredje forskningsfrågan, kunde därefter första forskningsfrågan besvaras. Informantens förmåga att följa energikedjor, både framåt och bakåt, ska tredje enkätfrågan belysa. Därigenom kommer enkätfrågan svara på min andra forskningsfråga om elevers förmåga att identifiera energiomvandlingar och energikedjor. Detta genom en fråga som behandlar förtäring av ett glas mjölk. Informanten frågas i första delfrågan om vad som kommer hända med energin i mjölken efter att informanten druckit ur. Jag ser två alternativa korrekta svar till frågan och dessa är att omvandlingar ger rörelse och värme. I andra delfrågan får informanten ta ställning till var energin i mjölken har sitt ursprung. I denna delfråga ska energikedjan kunna följas bakåt till energin i kon, att kon får energi genom att äta gräs och fotosyntes sker i gräset med hjälp av solens strålning och omvandlar det till kemisk energi. Informanterna fick gott om skrivutrymme. Denna fråga är väldigt intressant, då flertalet kursmål som rör energi i de naturvetenskapliga skolämnena kan ses beröras av frågan. I denna enkätfråga kan dessutom vardagsföreställningar om att energi som något materiellt och vätskeliknande framkomma. Detta kan beskrivas bl.a. genom att informanten följer materiens omvandling och kedja istället för energins omvandling. På detta vis svarar även enkätfrågan på tredje forskningsfrågan, som berör huruvida elevens beskrivning är grundad i naturvetenskap eller vardag. Då forskningsfrågan om elevernas 23

24 beskrivningar är grundade i naturvetenskap eller vardagsföreställning besvaras, kommer det leda till att forskningsfrågan om elevernas begreppsförståelse om energi även besvaras. Den tredje enkätfrågan har utgångspunkt ur ett biologiskt system. Detta kan vara en utgångspunkt att börja diskutera människokroppens energibehov och vilka delar av kroppen som behöver energi för att fungera. Dock är detta perspektiv inte intressant för undersökningen. Energikonsumtion på personlig nivå belyses i fjärde enkätfrågan. Frågan är konstruerad på det sättet att informanten ska tänka på hur energi nyttjas av personer runt henne. Denna fråga ställs för att se om informanten resonerar kring energi till olika sorters produkter, maskiner och tjänster i samhället. De tre huvudkategorierna som valts ut att dela in svaret på är följande: Elektricitet (även om elektricitet inte är en energiform), resor/transport och uppvärmning/värme, då jag anser att det är de energitjänster som informanterna är mest förtrogna med. Elektricitet representerar elektriska hushållsapparater och belysning för mig. Enkätfrågan är ämnad att hjälpa mig svara på forskningsfrågorna om vilken begreppsförståelse informanterna i båda åldrarna har, samt om den är grundad i naturvetenskap eller vardagsföreställning. 4.3 Bedömningsmatris 1 för samtliga enkätfrågor Bedömningsmatris för analys av elevenkäterna gjordes för var fråga, och kallas hädanefter bedömningsmatris 1. Matris 1 består av fyra olika kategorier efter informanternas förmåga att beskriva utifrån naturvetenskapen eller utifrån vardags diskurs. De fyra kategorierna har fått tilldelat sig ett namn anknytande till kategorins generella diskurs och bruk av naturvetenskaplig förklaringsmodell. Beskrivningen av varje kategori ger inga absoluta förklaringar på vilka kriterier som måste uppfyllas för placering in i kategorin. Beskrivningar och exempel är generella, och svarar informanten i enlighet eller liknande med en eller flera exempel ur matrisen, så faller informanten därmed in i kategori med 24

25 given beskrivning. Jag har varit konsekvent med inplacering av enkätsvaren, så liknande enkätsvar hamnar i samma kategori. De enda absoluta kriterierna finns i bedömningsmatris 1 för kategorin naturvetenskaplig syn. Föregående exempel och beskrivningar inom kategorin i matrisen kommer att följa med till frågorna efter. Bedömningsmatris 1 i sin fullständiga form finns under Appendix B. 1. Vardagligt synsätt (hädanefter kallad vardag); informanten visar bristande förmåga att använda en naturvetenskaplig förklaringsmodell i sitt svar. Informanten kan även använda energi i en vardaglig diskurs, så som att informanten t.ex. får energi av att röra på sig. Andra liknande uttalanden kan förekomma. Informanten kan nämna vila, sömn eller meditation för att få energi. Energi beskrivs som något materiellt och orsaken till processer av informanten. Energiprincipen uppfylls inte enligt informantens beskrivningar. 2. Blandat synsätt vardag (hädanefter kallat blandad syn - vardag); ett naturvetenskapligt influerat språkbruk används av informanten, men är inte korrekt. Informanten har en ytlig naturvetenskaplig förklaringsmodell. Slutsatser som leder till att kraft-energi, ström-energi och/eller temperatur-energi är synonyma förekommer. Informanten kan inte identifiera var naturvetenskaplig förklaringsmodell kan appliceras i samhället. 3. Blandat synsätt NV (hädanefter kallat blandad syn - NV); informanten visar djupare förståelse och hanterar en naturvetenskaplig förklaringsmodell korrekt. Dessutom kan informanten applicera den naturvetenskapliga förklaringsmodellen på samtliga fenomen som efterfrågas. Informanten kan tydligt skilja på energi-kraft, energi-temperatur och energi-ström. Energiprincipen uppfylls i informantens beskrivningar. Informanten kan identifiera vilken energiform som förekommer efter omvandling. 4. Naturvetenskapligt synsätt (hädanefter även kallad NV); informanten visar mindre fallenhet till applicering av den naturvetenskapliga förklaringsmodellen i vardagen. Informanten är väl medveten om att energi inte kan skapas eller förstöras, samt korrekt identifiera energiformerna både före och efter energiomvandlingen i en given frågeställning. Energikedjor kan identifieras. Informanten beskriver inte att energi orsakar processer. Informanten skiljer på materia och energi. De absoluta kriterierna för denna 25

26 kategori är att informanten menar att energi orsakar inte processer och energi är inget materiellt. Dessa fyra kategorier har inspirerats av Anderssons tabell 10.2 från Grundskolans naturvetenskap: helhetssyn, innehåll och progression sid Jag har valt att utöka denna tabell med ytterligare en kategori, då jag anser att Anderssons kategori Energibegrepp för liv och samhälle är väldigt bred. Jag anser att informanter, som faller in i denna kategori, kan uppvisa olika kvalité på förståelse. Detta vill jag skilja på. Av denna anledning har jag delat upp kategorin i två delar och döpt om dem till Blandat synsätt NV för de som uppvisar större förståelse för energibegreppet, samt Blandat synsätt vardag för de som uppvisar ett mindre korrekt naturvetenskapligt språkbruk men ändå försöker använda en ytlig naturvetenskaplig förklaringsmodell. Jag har tolkat varje enkätsvar för placeringen i varje kategori, och haft bedömningsmatris 1 som mall i samtliga frågor. Kommenterar till varje citat följer efter varje citat utvalda för varje kategori. Då informanten uttryckligen beskrivit något som tillhör specifik kategori men matrisen inte tar upp det, så har jag kommenterat det i anslutning till citatet. 4.4 Bedömningsmatris 2 för enkätfråga 2 och 3 Det valdes att konstrueras en andra bedömningsmatris för att kunna besvara den andra forskningsfrågan, som handlar om i vilken utsträckning elever kan identifiera energiomvandlingar och energikedjor. Svaren från varje informant i enkätfråga 2 och 3 har kvalitativt analyserats och jämförts mot varandra. Utifrån bedömningsmatris 2 har informanterna placerats in i en grupp. För att ge en översikt av analysen konstruerades diagram. Diagrammet finns sist i Appendix D. Det tilldelades denna bedömningsmatris nummer 2. 26

27 Bedömningsmatris 2 består av 3 grupper, som benämns grupp 1, grupp 2 och grupp 3. Vissa kriterier måste uppfyllas av båda enkätsvaren för att placeras in i en grupp, där bl.a. beskrivningar som inte är förenliga med naturvetenskapen i något av svaren placeras i grupp 1. Då ena svaret är förenligt med naturvetenskapen, men inte det andra, placeras det i grupp 2. När båda svaren är förenliga med naturvetenskapen placeras det i grupp 3. Med förenligt med naturvetenskapen menar jag att beskrivningen inte motsäger energiprincipen, energi beskrivs inte som materia samt att korrekta energiomvandlingar nämns. Fullständig bedömningsmatris 2 med kriterier finns i Appendix C. 4.5 Genomförande av undersökningen En pilotstudie om sex informanter genomfördes strax innan elevundersökningen. Informanterna i pilotstudien valdes slumpmässigt ut på ett bibliotek och samtliga pilotinformanter var över 18 år. De valdes av tillgänglighetens skull. Jag anser att enkätfrågornas struktur passar informantgruppernas ålder och där över. Pilotstudiens betydelse var för att eventuellt korrigera formuleringar och för att förebygga missförstånd. Småkorrigering gjordes i form av att motivering efterfrågades efter själva frågan, då jag enbart fick svar i form av ett ord eller en kort mening. Godkännande om genomförandet av undersökningen söktes och godkändes från min och en kurskamrats partnerskolor för verksamhetsförlagd tid. Enkäterna utfördes anonymt och forskningsetiska regler enligt Vetenskapsrådet följdes, där bl.a. underskrift från målsman samlades in i förväg och godkännande av rektor gavs (Vetenskapsrådet, 2010). Enkätundersökningen genomfördes av 52 elever från tre klasser på två skolor. Eleverna går i både årskurs 8 i grundskolans senare del och i andra året på gymnasiet på naturvetenskapligt och tekniskt program. Klasser där samtliga elever kan uttrycka sig väl på svenska valdes, då jag inte vill ha med bristande språkkunskaper som en faktor till missförstånd i enkätundersökningen. Den skolan där en klass i årskurs 8 valts ut, är en stor 27

28 skola om c:a 800 elever med klasser från årskurs F-9. Skolan befinner sig i ett bostadsområde med varierad etnicitet och belägen i utkanten av en stor stad i Skåne. Klassen beskrivs av lärarna i arbetslaget för NO, som den klassen i årskurs 8 med mest studiemotivation. Denna klass valdes då den ansågs var mest lämplig att genomföra enkätundersökningen i. Skolan där klasserna i andra året på gymnasiet valts ut, är en skola i en medelstor stad i Skåne. Skolan har enbart gymnasie- och komvux-utbildning med c:a 350 elever. Dessa skolor valdes då personlig kontakt med lärare och ledning redan var etablerad. Jag bestämde mig för att inte svara eleverna allt för ingående på frågor specifikt riktade på hur svaret skulle formuleras på var fråga, då jag ville undvika att färga och påverka informanternas svar. Jag var närvarande då informanterna genomförde enkäten. Detta var ett par dagar innan terminsavslutning. Jag valde att förlägga tiden för genomförandet av enkäten i början av elevernas lektion, då jag ville undvika att eleverna svarade förhastat för att komma från lektionssalen (enligt Workshop - enkät, Mats Lundström, , Malmö Högskola ht-10). Innan genomförandet, informerades eleverna om syftet av enkäten och att det var en del av mitt examensarbete på lärarutbildningen. De verkade alla vara positivt inställda till att hjälpa till. Eleverna informerades om att de hade c:a minuter på sig att skriva. Några av eleverna ställde en rad frågor i anslutning till utdelandet av enkäterna. Dessa frågor var mest i stil med huruvida deras ordinarie lärare skulle få se svaren och om de skulle få betyg på detta. Eleverna informerades om att enkäterna skulle genomföras anonymt vid flertalet gånger. Frågor som handlade om hur de skulle formulera sig fick svaret Svara så som du vill förklara det. Efter att alla eleverna lämnat in tackades de, innan jag avlägsnade mig från salen. 28

29 4.6 Bearbetning av data Efter insamlandet av samtliga enkäter sorterades båda åldersgrupperna upp enligt kategorisering i bedömningsmatris 1 för var fråga. Varje svar, från varje informant, till varje enkätfråga jämfördes med bedömningsmatris 1 för att placeras efter svaret konsekvent i passande kategori. Jämförelser mellan informanters svar, inom samma kategori, gjordes för att förebygga felplacering. Det finns en risk att jag delvis kan ha tolkat informanternas svar felaktigt. Detta hade jag i åtanke under hela sammanställandet av resultat och analys. Statistik av fördelningen i resultaten fördes, för att få en övergripande blick av resultaten. Diagram och tabeller finns i Appendix D. Jag har valt att gå igenom varje kategori för varje enkätfråga var för sig under resultat och analys. Detta för att sedan göra en övergripande analys av de kvantitativa data som sammanställs utifrån antal informanter i varje kategori i varje fråga. Denna bearbetningsform har valts för att undersöka i vilken utsträckning informanterna kan identifiera och beskriva energiomvandlingar och energikedjor, med vilken diskurs beskrivningarna görs med, samt om detta visar på en begreppsförståelse grundad i naturvetenskapen eller i vardagsföreställningar. Den tredje forskningsfrågan, som handlar om till hur stor del elevernas beskrivningar av energi är grundade i naturvetenskapen eller i vardagsföreställningar, har jag fått svar på från samtliga enkätfrågor. Med utgång från litteraturstudier, framför allt i Björn Anderssons böcker som gav mycket inspiration, och bedömningsmatris 1 för samtliga enkätfrågor, fick jag svar. I bedömningsmatris 1 står olika exempel på hur eleven kan resonera och formulera sig. För att få svar på min första forskningsfråga, som handlar om begreppsförståelse om energi, energiomvandlingar och energins bevarande, har jag utgått ifrån bedömningsmatris 1 samt från analys på och svar från tredje forskningsfrågan. Elevernas svar analyserades konsekvent utifrån både matris och jämförelse med övriga enkätsvar i samma fråga. Har informanterna formulerat sig på ett vis som inte motsäger en naturvetenskaplig förklaringsmodell, samt korrekt kunnat identifiera energiomvandlingar och energikedjor, 29

30 så anser jag att informanterna i båda årskurserna har en generell förståelse för begreppet energi. Samtliga enkätfrågor hjälpte mig besvara forskningsfrågan. Den andra forskningsfrågan har jag fått svar på genom att analysera informantsvaren från enkätfråga 2, som handlar om identifiering av energiomvandlingar i ett landskap, samt enkätfråga 3, som handlar om identifiering av energikedjan, både framåt och bakåt, med utgångspunkt i förtäring av ett glas mjölk. Bedömningsmatris 2 konstruerades beståendes av 3 grupper och utifrån hur informanterna beskrivit energiomvandlingarna och energikedjorna i enkätfrågorna och har därefter placerats in i en grupp. Denna bedömningsmatris är inte samma som bedömningsmatris 1. Bedömningsmatris 2 är enbart konstruerad för att ge svar på den andra forskningsfrågan. 4.7 Realibilitet och validitet Realibilitet och validitet är viktiga begrepp inom forskningsmetodik. Realibilitet ger noggrannheten och tillförlitligheten i undersökningen och validiteten avser om resultatet speglar en sann bild av mätningens innehåll samt därigenom om rätt metod användes för att få svar på forskningsfrågorna (Johansson & Svedner, 2006). 56 elever från tre klasser valdes ut för att delta i enkätundersökningen. Informanterna genomförde enkäten anonymt under lektionstid. Då flertalet informanter fyllde i enkäten samtidigt, fanns möjlighet att elever läste varandras svar och skrev av samt tyst kunde samtala om svaren. Dessutom fanns det möjlighet att informanterna skulle uppfatta enkätundersökningen som ett prov, vilket kunde göra informanterna nervösa. Då samtliga informanter hade fått undervisning om energi och fullständigt besvarade enkätsvar återficks från samtliga informanter inom tidsramen för enkätundersökningen, kan realibiliteten anses vara godtagbar. För att öka realibiliteten kunde fler informanter fått svara på enkätundersökningen, samt att informanterna fått göra det under mer enskilda omständigheter. Dock tillät inte tidsramen för den fullständiga undersökningen detta. 30

31 Enkätfrågornas formulering och struktur var formade för att ge svar på forskningsfrågorna. Hög validiteten kan uppfyllas genom att forskningsfrågorna är avsedda för att besvara forskningsfrågorna. Motivering av val av enkätfrågor samt deras koppling till forskningsfrågorna finns i avsnitt 4.2 Motivering till val av enkätfrågor. Validiteten för undersökningen kommer redogöras för i diskussionen. 31

32 5. Resultat och analys Totalt deltog 52 elever, varav 26 från andra året på gymnasiet (även benämnt Åk 2 GY), och 26 elever från årskurs 8 i grundskolans senare del (även benämnt Åk 8 GS). Gymnasieeleverna kom från två olika gymnasieprogram, naturvetenskapligt- och tekniskt program. Dock ingår inte gymnasieelevernas studieinriktning i resultat och analys, då det inte är intressant för undersökningen. Resultat och analys har valts att slås ihop, då analys vid kategorisering av elevsvaren gjordes. Kategoriseringen har skett med utgångspunkt från bedömningsmatris 1 och 2. Både kvantitativ och kvalitativ analys har utförts. Den första kvantitativa analysen bygger på bedömningsmatris 1, där enkätsvaren har granskats för kategorisering. Den kvantitativa analysens betydelse är att ge en översiktlig bild mellan årskursernas kategorifördelning i varje fråga. Då det enbart deltog 26 elever från varje årskurs, har jag valt att lägga in en numerisk tabell i anslutning till diagrammen för att förtydliga fördelningen. Citat är utvalda för varje kategori i bedömningsmatris 1 och årskurs. Dessa för att visa likheter och skillnader dem mellan om möjligt. Varje utvalt citat representerar en kategori som helhet. I vissa fall har jag valt att använda mig av två citat från samma årskurs i enkätfrågan. Detta för att tydliggöra hur flera svar av informanterna kan skilja sig, men ändå tillhöra samma kategori. 32

33 5.1 Analys och resultat av fråga 1 utifrån matris 1. Åk 8 GS: Jag tänker på kraft och på ström och framför allt styrka-ork. Kraft är energi som förbrukas snabbt. Ström är också en sorts energi. Att ha energi är också styrka och att orka prestera Åk 8 GS: Kraft, elektricitet, vind, vatten och eld. Naturliga kraftelement d.v.s. energi. Åk 2 GY: Elektricitet, uthållighet, värme/kraft Det kan anses att informanten från årskurs 8, som citat nummer 1 är taget från, uppvisar varken naturvetenskaplig diskurs eller förklaringsmodell. Det kan tolkas som informanten kopplar energi till människan och det levande samt ser energi synonymt med både kraft och ström. Enligt informanten kan energi förbrukas. Detta gör att citatet får representera vardagskategorin för årskurs 8. Den andra informanten från årskurs 8, som faller inom ramen för vardagskategorin, kopplar energi till materia samt påvisar att energi är synonymt med både kraft och elektricitet. Detta är tecken på en icke naturvetenskaplig förklaringsmodell. Informanten från andra året på gymnasiet, som får representera vardagskategorin, kopplar energi till människan. Dessutom associerar informanten energi med både värme och kraft. Hos denna informant kan det tolkas ur svaret som att kraft och värme synonymt med varandra och med energi. En vanlig felsägelse kring betydelsen av energi mellan vardags och en naturvetenskaplig diskurs förekommer. Ser man till procentsatserna mellan åldrarna, så kan det uttydas att det är fler informanter i årskurs 8 som faller inom kategorin vardag, än vad det är informanter i andra året på gymnasiet. Åk 8 GS: Jag tänker på krafter. T.ex.Vattenkraftverk, vindkraftverk eller kärnkraftverk. Man får energi av mat. Åk 8 GS: Vindkraft, vattenkraft, kärnkraft Åk 2 GY: elektricitet den vanligaste sedda. Eld Den tidigaste formen. Uteveckling Energi leder till utveckling. Informanterna från båda åldrarna har kopplat ordet energi till olika kraftverk, och ger exempel på några. Trots att exempel på energiomvandlingar inte efterfrågats, har ingen av 33

34 informanterna beskrivit vilka energiformer som omvandlas i kraftverken, till skillnad från informanter som placerats i NV-kategorierna. Fenomenet har inte beskrivits av några informanter, även om de kan namnge det. I bedömningsmatris 1 står det att informanten ska syfta till att energi orsakar process och utveckling. Det tredje citatet, från gymnasieinformanten, kan det tydligt uttydas i beskrivningen att energi leder till utveckling. Att energi orsakar processer och utveckling är inte förenligt med naturvetenskapen. Ser man på skillnaden mellan procentsatserna inom kategorin blandad - vardag, så finns det skillnad däremellan. Hos informanterna i årskurs 8 var det nästan hälften av dem som föll in i kategorin, medan i andra året på gymnasiet var det knappt en tredjedel. Åk 8 GS: Mat Man måste ju äta för att kunna har energi och gör vad man vill. Solen. Får energi i kroppen. Växter växer. Elektricitet Transporterar energi runt så allt fungerar. Åk 2 GY: Rörelse, ljus, värme. Det är de tre former av energi man lätt kan tänka sig eftersom man vet att man utsätts för det konstant. Åk 2 GY: Jag tänker på fysik, eftersom det var ett arbetsområde där. Tänker på läges- och rörelseenergi, men även värme. Jag tänker även på stora kraftverk som ger oss energi. När det kommer till kategorin blandad NV, så anser jag att samtliga informanter i denna kategori har skrivit med en naturvetenskaplig diskurs, som används ur ett vardagsperspektiv. Ett exempel på detta är det första citatet från informanten i årskurs 8, som nämner elektricitet som transportmedlet för energi. I detta citat tolkar jag att informanten ser energi och ström som olika fenomen. Generellt skiljdes energi från kraft, ström och temperatur av samtliga informanter i kategorin blandad - NV. I det tredje och fjärde citatet från informanter i andra året på gymnasiet, så valdes dessa som exempel på hur språket kan variera inom samma kategori. I det fjärde citatet används en mer naturvetenskaplig diskurs än i det tredje citatet, från samma ålder. Dock visar det övre citatet att informanten vet om att energi finns runt oss konstant. Jämförelse mellan procentsatser mellan kategorin och åldrarna visar stor skillnad. Nästan en tredjedel av informanterna i andra året på gymnasiet faller inom denna kategori, medan enbart 12 % av informanterna från årskurs 8 faller inom kategorin. 34

35 Åk 2 GY: Jag tänker på arbete som kräver bränsle för att ändamålet ska uppfyllas. Rörelseenergi när saker och ting ska röra sig. Elektrisk energi energi som krävs för att elektriska apparater. Kemisk energi atomer och molekyler som kolliderar och den energi som frigörs. Hos informanten som faller inom kategorin naturvetenskaplig syn, kan ingen vardaglig applicering i förklaringen uttydas. Informanten använder en naturvetenskaplig diskurs som inte motsäger energiprincipen. Energi beskrivs inte som orsaken till processer eller materiellt. Kraft, elektricitet eller temperatur beskrivs inte synonymt med energi. Informanten nämner dessutom ett par energiformer med naturvetenskaplig diskurs, samt med korrekt naturvetenskaplig förklaringsmodell. Enbart två informanter placerades i denna kategori, och informanterna går båda i andra året på gymnasiet. Ingen informant från årskurs 8 uppfyllde kriterierna för denna kategori. Mellan åldrarna och mellan samtliga kategorierna syns det tydliga skillnader. Det syns i diagrammen i Appendix D att det finns stora skillnader i procentsatserna mellan kategorierna och åldrarna. Jag tror att detta kan bero på att informanterna i andra året på gymnasiet dels har läst kursen Naturkunskap A, men även läst kursen Fysik A. I och med att informanterna i andra året på gymnasiet har läst båda dessa gymnasiekurser, så bör de ha en större teoretisk grund till förståelse för energi. Dock kan jag tycka att denna större teoretiska grund bör visa sig tydligare mellan åldrarna, i form av större andel informanter i andra året på gymnasiet som kvalificerar in sig i NV-kategorierna. Trots detta, så är det mer än hälften av alla informanter från gymnasiet som hamnat i kategorin vardag och blandad vardag. När det kommer till informanterna i årskurs 8, så är det nästan 90 % av informanterna som hamnar i antingen kategorin vardag eller blandad vardag. 35

36 5.2 Analys och resultat av fråga 2 utifrån matris 1. Åk 8 GS: Vindkraftvärk, Fabrik, Solenergi, Luft Citatet som representerar kategorin vardag, ger ingen antydan till naturvetenskaplig förklaringsmodell. Detta genom att enbart olika kraftverk ges som exempel. Informanten ger ingen beskrivning av energins oförstörbarhet eller några energiomvandlingar. Ingen informant från andra året på gymnasiet föll in i denna kategori. Åk 8 GS: Vindkraft: Vinden ger kraft till vindsnurrorna. Elektricitet går genom ledningarna. Kärnkraf från kärnkraftverket. Egen kraft: Cykeln körs av personen och det blir en sorts kraft. Solens kraft: med hjälp av solen och solceller får vi solenergi. Vattenkraft: Med hjälp av vattnet får vi vattenkraft. Åk 2 GY: vatten/vindkraft som omvandlar naturens kraft till energi. En pojke som äter ett äpple, vars vitaminer blir energi. Det första citatet, från informanten i årskurs 8, som representerar kategorin blandad vardag, kan identifiera var energiomvandlingar sker, men inte mellan vilka former. Informanten koncentrerar större delen av sin beskrivning till det som rör kraftverken. Heller visar inte informanten större förmåga att använda en naturvetenskaplig diskurs eller förklaringsmodell. Ordet kraft används synonymt till energi, vilket inte tas upp i bedömningsmatris 1 för denna kategori och fråga. Dock tas sammankopplingen mellan bl.a. kraft och energi upp i matris 1 för denna kategori i föregående enkätfråga. Jag anser därför att denna vardagssyn kan appliceras i denna kategori och fråga. När det kommer till citatet som representerar kategorin för andra året på gymnasiet, så menar informanten att energi är knutet till materia, här i form av vitaminer. Var energiomvandling sker kan identifieras, men motiveras inte av informanten. Skillnaden i procentsats mellan åldrarna inom kategorin blandad vardag är påtaglig, då nästan 70 % av informanterna i årskurs 8 faller in i kategorin, medan 42 % av informanterna i andra året på gymnasiet har placerats i samma kategori. 36

37 Åk 8 GS: Vindkraft, solkraft, vågkraftverk, eld, vattenkraft. Vindkraft omvandlar vind till elektricitet, värme. Solkraft omvandlar uv-ljus till elektricitet. Vågkraft omvandlar vågor till el. Eld omvandlar trä till värme. Vattenkraft omvandlar vattnets strömmar till el. Åk 2 GY: Regnet som faller, lägesenergi blir rörelseenergi. Elden ger värmeenergi. Flygplanet använder rörelseenergi i motorerna. Företaget ger ström åt huset. Åkrarnas växter har lagrad energi som de använder för att ta sig ur jorden, sen tar de upp all energi som solen avger. Inom kategorin blandad - NV kan informanterna i båda åldrarna identifiera var energiomvandlingen sker och vilken energiform som förekommer efter omvandling. Stor förmåga att applicera naturvetenskaplig förklaringsmodell i vardag kan uttydas i båda åldrarna. Placering av antalet informanter i denna kategori från årskurs 8 var 16 %, medan antalet informanter från gymnasier var nästan 40 %. Åk 2 GY: Rörelseenergi. Värmeenergi. Mekanisk energi. Elektrisk energi. Kemisk energi. Åk 2 GY: Rörelse till värme genom friktion. Kemisk till rörelseenergi i traktorn. Kemisk till ljus i fyren. Ljus till kemisk energi i växterna. Rörelse till elektrisk energi i vindkraftverken. Informanterna som placerats i kategorin naturvetenskaplig syn använder korrekta namn på energiformerna. Väldigt liten koppling till vardag används i samtliga enkätsvar. Citatet som valts ut representerar detta. Stor förmåga att använda naturvetenskaplig förklaringsmodell är generell för alla enkätsvar som placerats i kategorin. 19 % av informanterna i andra årets på gymnasiet placerades in i kategorin naturvetenskaplig syn, medan inga informanter från årskurs 8 föll in i denna kategori. Rent generellt är det stor skillnad mellan fördelningen mellan kategorierna och åldrarna. Hos informanterna på gymnasiet är det nästan 60 % som svarat inom de naturvetenskapliga kategorierna. Det är enbart 16 % av informanterna i årskurs 8 som faller in i en naturvetenskaplig kategori. Ingen av informanterna i årskurs 8 placerades i naturvetenskaplig syn. 37

38 5.3 Analys och resultat av fråga 3A matris 1. Åk 8 GS: Den förbrukas. Jag får energi och kan röra på mig och så, tack vare att jag har ätit. Åk 8 GS: Kalsium från mjölken går till skelettet som förstärks. Mjölkens näringsämnen tas upp av kroppen, på så sätt får man energi. Åk 2 GY: Lite av den blir till kalk och sätter sig i skletett medans resten I samtliga tre citat, som representerar kategorin vardag för båda åldrarna, ges en tydlig beskrivning till att informanterna inte kopplar tillbaka till energiprincipen. Informanterna menar på att energi förbrukas i kroppen. Dessutom kopplas energi till något materiellt, d.v.s. kalcium i mjölken ger energi för en informant och för en annan informant blir energi kalk. I ena fallet blir något materiellt energi, och i andra fallet blir energi något materiellt. Detta är inte i enlighet med den klassiska fysikens beskrivning av energi. Vid studie av fördelningen av informanter mellan kategorierna kan det tydligt ses att vardagskategorin är störst i båda åldrarna. Hos årskurs 8 är det 62 % som placerats i vardagskategorin, medan det är 42 % av gymnasieinformanterna i kategorin. Åk 8 GS: tarmarna tar upp näringen och skickar den vidare till cellerna, som sen blir energi. Åk 2 GY: kroppen tar upp en del som den förbrukar Informanten från årskurs 8, som placerats i blandad - vardag, skiljer sig från vardagskategorin, då informanten använder ett mer naturvetenskaplig språk även om energi kopplas till något materiellt. I matrisen för kategorin i föregående frågor har detta tagits upp. I citatet från en informant i samma kategori från andra året på gymnasiet, kopplar informanten till att kroppen tar upp energin. Skillnaden i fördelning mellan åldrarna i denna kategori är mindre än i föregående frågor. 38

39 Åk 8 GS: Den gör så att du får energi, till att orka göra saker som t.ex. prata, leka, springa, gå mm. Åk 2 GY: Den går ner i magen och omvandlas till energi som vi kan röra oss med och värma oss med. Informanterna, i båda åldrarna, i kategorin blandad - NV har kopplat vad energin kommer leda till. I översta citatet, från informant i årskurs 8, syftas det enbart till rörelse, men i understa, från informant i andra året på gymnasiet, kommenteras både rörelse och värme. Dock bör det poängteras att det andra citatet kan ge intryck av att informanten vill likställa energi med materia. Jag tolkar det inte så. Rent generellt i kategorin, presenterades vad energin i mjölken skulle leda till väldigt väl, och dessutom med ett språk som anknyter till applicering i vardagen. Åk 2 GY: Den spjälkas i sina beståndsdelar och energi frigörs som går åt olika uppgifter i kroppen Åk 2 GY: Den används till värme, rörelse efter att den förbränts och näringen utvunnits. Enbart två informanter från andra året i gymnasiet placerades i kategorin naturvetenskaplig syn. Detta då ett korrekt naturvetenskapligt språk nyttjades. Informanterna ser tydligt vad som kommer ske med energin i kroppen och beskriver det även ur ett tvärvetenskapligt vis inom naturvetenskaperna. I denna delfråga är det, i båda åldersgrupperna, är majoriteten av alla informanter som faller in i en vardagskategori, antingen blandad vardag eller vardag. Det verkar som att samtliga informanter har svårt att uttrycka hur energin kommer att omvandlas i kroppen. 39

40 5.4 Analys och resultat av fråga 3B matris 1. Åk 8 GS: Den kommer från kon. Kon producerar mjölk Åk 2 GY: Från vattnet som är i gräset. Sedan äter kon den. Informanterna som placerats i kategorin vardag kan enbart placera ut första delsteget i energikedjan, eller nämner en annan egenskap hos ko eller gräs som ursprung till energin mjölken bär på. Informanterna visar avsaknad på naturvetenskaplig diskurs eller förklaringsmodell. I övre citatet ser inte informanten den fullständiga kedjan. I det nedre citatet ser informanten en annan egenskap hos gräset som det som ger energi, d.v.s. att informanten kopplar energi till något materiellt. Detta i enlighet med bedömningsmatris 1 för kategorin i föregående frågor, då energin kopplat till något materiellt inte tagits upp i matrisen för denna fråga. Procentuellt är det mer än dubbelt så många informanter som placerats i kategorin av gymnasieinformanterna än informanter från årskurs 8. Åk 8 GS: Bonde odlar gräs -> som sedan kon äter upp -> sedan omvandlar kon gräset till mjölk Åk 2 GY: Den kommer från början från gräset. Men energi har sedan innan kommit från solen m.m. Hos samtliga informanter som placerats i kategorin blandad - vardag, har ett eller flera steg i energikedjan uteblivit. I citatet från informanten i årskurs 8 tar informanten upp en alternativ väg i energikedjan. Detta leder till att det inte enbart är en energikedja som informanten beskriver, utan snarare en orsakskedja. I citatet från gymnasieinformanten så nämner informanten inte mellansteget kon. Det kan tolkas som att just denna informant tar för givet att kon är underförstådd i och med mjölken, men för att dela in alla informanter i alla kategorier har jag varit tvungen att vara konsekvent i hur informanten har formulerat sig. Jag har valt just detta citat då det passar bäst in på beskrivningen i bedömningsmatris 1. Det är små skillnader i procentsats mellan åldrarna i denna kategori. 40

41 Åk 8 GS: Energin i mjölken kommer ifrån gräset (som har fått det ifrån solen) som kon äter. Åk 2 GY: Solen via växterna som äts av kossorna, och som vi sedan får i oss via mjölken Båda citaten från kategorin blandad - NV, visar fullständig energikedja från kon till solen med en vardaglig presentation. Båda informanterna använder en naturvetenskaplig diskurs. Dock ser man viss skillnad på hur väl den naturvetenskapliga diskursen används mellan åldrarna. Majoriteten av alla informanter, i båda åldrarna, placerades i denna kategori. 77 % av informanterna i årskurs 8 och 58 % av gymnasieinformanterna. Åk 2 GY: Den kommer i första hand från kon som fått den från växterna den äter. Dessa har i sin tur fått energi från solen som utvinner energi ur fusionsreaktioner i kärnan. Informanten, som citatet är tagit från och som placerats i kategorin naturvetenskaplig syn beskriver en fullständig energikedja och använder ett korrekt naturvetenskapligt språkbruk. Knappt märkbar vardagsanknytning i informantens svar. Ingen av informanterna i årskurs 8 kvalificerades in i kategorin. Om kategorierna åter igen slås ihop till en mer naturvetenskaplig kategori och en mer vardagsanknuten kategori, ser jag att majoriteten av informanterna hamnar i en naturvetenskaplig kategori. Det bör påpekas att skillnaden i fördelning mellan åldrarna inte är stor. Detta bryter trenden mellan åldrarna från föregående frågor. Jag misstänker att bilden från enkätfråga 2 kan ha inspirerat informanterna till att tänka i dessa banor, då jag har uppmärksammat det i informanternas sätt att formulera sig. 41

42 5.5 Analys och resultat av fråga 4 matris 1. Åk 8 GS: Vi brukar alltid ha lamporna påtända och vi dricker mycket vatten Åk 2 GY: Vi äter, sover, duschar Informanterna som placerats i kategorin vardag uppvisar ingen naturvetenskaplig förankring. Inga energitjänster utanför hemmet är nämnda. Dock har informanten i andra året på gymnasiet en något mer utförlig beskrivning är vad informanten i årskurs 8 har. Dock kan det ifrågasättas vad informanten i andra året i gymnasiet menar med att denne använder energi när den sover. Kan tolkas som en felsägning. Dessutom skriver informanten att duscha är en energianvändning. Informanten specificerar sig inte om själv duschandet ger en känsla av att få mer energi, vilket då är en ren vardagsföreställning, eller syftar till att vattnet är varmt, vilket då leder till resonemang kring energi. Liknande kan det ifrågasättas vad informanten i årskurs 8 menar med att dricka vatten ger energi. Mina tankegångar kring detta citat kretsar kring huruvida eleven kopplar energiresurser till övriga resurser, t.ex. färskvatten, vilket då gör att de blir synonyma. Det är ingen signifikant skillnad mellan antalet informanter i kategorin mellan åldrarna. Åk 8 GS: 1. Genom att äta. 2. Genom att dricka. 3. Om jag vilar får jag fram energi. 4. Om min lillasyster leker så använder hon sig av energi i kroppen. 5. När man till exempel använder spisen så använder man energi. Åk 2 GY: Åker bil. Lagar mat + äta mat. Lampor, ljus. Dator >:D. Föna håret I kategorin blandad - vardag beskriver båda informanterna i citaten ett par olika situationer där energi används. Dock beskrivs inte situationerna fullständigt och inte enligt en naturvetenskaplig förklaringsmodell. Det bör poängteras att informanten från årskurs 8, enligt matrisen, beskriver några energitjänster som brukas. Dessutom tar denne informanten upp att denne får energi av att vila, vilket är motsägande till föregående beskrivning. Att vila, i detta fall, syftar till en vardaglig betydelse av ordet energi, och total avsaknad av naturvetenskaplig förklaringsmodell. Generellt tar informanterna i denna 42

43 kategori främst upp elektricitet. Elektricitet som en energiform, är en vanlig vardagsföreställning. Det övre citatet är inte menat att representera en generell beskrivning av alla informanter från årskurs 8, utan valdes för sin motsägande natur. Citatet från gymnasieinformanten valdes för att representera den generellt vanligaste förekommande svarstypen. Det är ingen större skillnad i procentsatserna inom kategorin mellan åldrarna. Åk 8 GS: värme element, matlagning spis, ugn m.m, tv, datorer m.m., bilen ta sig till olika platser, lampor ljus. Åk 2 GY: I hemmet är det värme och elektricitet man använder energi till. Utanför hemmet använder man väl energi som transportmedel, bensin i bilen t.ex. I kategorin blandad - NV har informanterna preciserat vilken hushållsapparat som är kopplad till energitjänst och/eller beskrivning av energiform utan att namnge energiformen. Informanterna nämner alternativ från flera energitjänster, även utanför hushållet. Den vanligaste energitjänsten utanför hushållet var personliga resor, då i form av att åka bil. Informanterna applicerar en naturvetenskaplig förklaringsmodell på vardagsföreteelser. En viss skillnad i antal informanter i kategorin mellan åldrarna finns. Dock är den inte avsevärt stor. Åk 2 GY: Vi använder kemisk energi i bilen och elektrisk energi till elektronik i hemmet och till mobiltelefoner. Vi äter också mat som innehåller kemisk energi. Detta används till värme och rörelse. Åk 2 GY: Bensin kör mycket bil. Elektrisk energi använder mycket data/playstation. Värmeenergi varmt i hemmet nu när det är kallt. Kemisk energi Maten som spjälkas i magen. Rörelseenergi springer mkt i hemmet och gör många saker. I kategorin naturvetenskaplig syn kopplar informanterna energiformen, vid korrekt namn, och energitjänst och beskriver applicering mycket kortfattat. Tyngdpunkten i deras beskrivningar ligger kring energiformen. De använder ett korrekt naturvetenskapligt språk och en naturvetenskaplig förklaringsmodell. Enbart två informanter från gymnasiet placerades i denna kategori och ingen från årskurs 8. 43

44 Då de vardagliga kategorierna slås ihop och de naturvetenskapliga kategorierna slås ihop så syns det ingen större skillnad mellan åldrarna. Årskurs 8 har 35 % i de naturvetenskapliga kategorierna medan det är 31 % av gymnasieinformanterna i samma kategorigrupp. Detta kan man inte se som någon signifikant skillnad i. 5.6 Resultat och analys av fråga 2 och 3 matris 2. För denna analys har jag utgått ifrån bedömningsmatris 2. Matris 2 består av 3 grupper som beskrivits i metodavsnittet. Grupp 1 representerar de informanter som i sitt svar inte visar någon förståelse kring energi, grupp 2 representerar de informanter som i sina svar har en godtagbar förståelse för energi, men svarar inte konsekvent mellan svaren, och grupp 3 som representerar de informanter som visar god förståelse i sina svar. De citat som valts från en informant i gruppen representerar en generell nivå på svarsformuleringen i gruppen. Grupp 1 2: Vattenkraftverk, vindkraftverk, kärnkraftverk 3A: Det sprids ut i kroppen och det stärker skelletet 3B: Korna, som innan dess har ätit gräs Representanten från grupp 1 uppvisar i dessa tre svar, och i enlighet med bedömningsmatris 2, att resonemangen kretsat i enkätfråga 2 på vilken plats energiomvandlingar sker, men inte mellan vilka former. I fråga 3A kan det tolkas som att energi blir materia. Ingen omvandling beskrivs i denna delfråga. Ej fullständig energikedja beskrivs i fråga 3B. 44

45 Grupp 2 2: Vindkraftverk el, kärnkraftverk el, Sol energi till att t.ex. växter växer, Skog eldas, eld värme 3A: Den omvandlas till kemisk energi som vi sedan använder oss av vid bl.a. träning 3B: Sol gräs ko mjölk Representanten för grupp 2 uppvisar i dessa tre svar, och i enlighet med bedömningsmatris 2, att beskrivning om vart energiomvandling sker samt till vilken energiform i fråga 2. Representanten beskriver dock inte vilken energiform det var innan omvandlingen. I fråga 3A beskriver representanten att kemisk energi används till rörelse, dock nämns inte att den kemiska energin även blir värme. Fullständig energikedja beskrivs kortfattat i fråga 3B. Representanten har inte skrivit ut vilka energiformer som finns i energikedjan. Grupp 3 2: Rörelse till värme genom friktion. Kemisk till rörelseenergi i traktorn. Kemisk till ljus i fyren. Ljus till kemisk energi i växterna. Rörelse till elektrisk energi i vindkraftverken. 3A: Den används till värme, rörelse efter att den förbränts och näringen utvunnits 3B: Den kommer i första hand från kon, som fått den från växterna den äter. Dessa har i sin tur fått energi från solen som utvinner energi ur fusionsreaktioner i kärnan. Representanten för grupp 3 uppvisar, i enlighet med bedömningsmatrisen, mycket god förmåga att beskriva. Representanten ger exempel på energiformer och energiomvandlingar som sker i enkätfråga 2 korrekt, och dessutom i kort anknytning till appliceringen. I fråga 3A nämner representanten att rörelse och värme uppkommer, i resultat till förbränning av näring. Mer än fullständig energikedja beskrivs i fråga 3B av representanten, där energin från kon har sitt ursprung i solens inre. 45

46 Det var 23 % av gymnasieeleverna som placerade i grupp 3. Ingen av informanterna i årskurs 8 placerades i denna grupp. Fördelningen mellan årskurserna i grupp 2 var 65 % av informanterna i årskurs 8 och 42 % av informanterna i andra året på gymnasiet. För grupp 1 var det 35 % av båda årskurserna som placerades in. 5.7 Gemensam och sammanfattande analys av enkäten Vid granskning av samtliga jämförelser mellan frågor, kategorier och åldrar har ett par saker undersökts. Jag har här valt att koncentrera mig på den generella fördelningen mellan åldrarna i samma fråga, samt hur samma årskurs varierar från fråga till fråga mellan att ha övervägande naturvetenskapliga eller vardagsförankrade svar. Jag har även funderat över vad resultatet kan bero på. I första enkätfrågan ser jag att båda åldrarna har majoritet i vardagsförankrade svar. Dock är antalet informanter i gymnasiet, som svarat med ett vardagligt svar betydligt mycket mindre än i årskurs 8. Detta kan delvis bero på att gymnasieelevernas teoretiska grund är betydligt bredare när det kommer till energi, än vad årskurs 8 har. Kurserna Naturkunskap A och Fysik A har ett antal kursmål som enbart är inriktade på begreppet energi, som jag redogjorde för i litteraturdelen. Efter gymnasieeleverna har avklarat dessa kurser ska de kunna behandla och redogöra för begreppet energi. I likhet med svarsfördelningen mellan kategorierna i första enkätfrågan, har majoriteten av informanterna i båda åldrarna svarat med ett vardagsförankrat svar i andra enkätfrågan. Precis som i första enkätfrågan, så var frågan formulerad att få informanten att associera kring energi, denna gång utifrån en bild och ge exempel på energiomvandlingar. Antalet informanter som svarade inom de vardagliga kategorierna hade sjunkit något i båda åldrarna, men inte avsevärt. Minskningen av antalet informanter som svarat inom ramen för de vardagliga kategorierna kan bero på att frågan är mer strukturerad och ledande än vad första frågan var. Det är tydligt att informanterna i gymnasieskolan behandlar den 46

47 naturvetenskapliga diskursen bättre än vad informanterna i årskurs 8 gör. Detta kan bero på att gymnasieinformanterna har haft mer undervisning kring energi än vad årskurs 8 har. I fråga 3A finner jag ingen större skillnad mellan de kvantitativa data mellan åldrarna. Detta kan bero på att frågan är ledande och formuleringen är inte lika öppen som i de övriga frågorna. Gymnasieeleverna har en något större andel mer naturvetenskapligt tänkande informanter, men skillnaden är väldigt liten. Majoriteten är mer vardagstänkande i båda åldrarna i frågan. Eleverna verkar ha svårare att generellt identifiera energikedjor framåt än bakåt. De verkar också ha svårare att redogöra vad som händer med energin i kroppen och vad den omvandlas till. Detta kan bero på att eleverna inte är vana vid att redogöra kring ett biologiskt system ur ett fysikaliskt perspektiv. Majoritet av informanterna har i fråga 3B ett naturvetenskapligt tänkande. Informanterna verkar ha lättare att se energikedjans ursprung, än vart energikedjan kommer leda till. 77 % av informanterna från grundskolan har naturvetenskapligt tänkande när det kommer till energikedjor som spåras bakåt, i jämförelse med 66 % av gymnasieskolans informanter. De informanterna i årskurs 8 hade lättare att förklara den här frågan i jämförelse med föregående frågor. Detta kan bero på att informanterna behandlat liknande scenario i undervisning. Applicering och identifiering av energitjänster och energianvändning i hem och samhälle behandlas i fråga 4. Fördelningen mellan de naturvetenskapliga kategorierna och de vardagliga kategorierna mellan åldrarna är jämn, där cirka en tredjedel har ett vardagstänkande i båda åldrarna enligt denna fördelning. Informanterna i årskurs 8 svarar generellt på alla frågor med ett vardagstänkande, där procentsatsen i de vardagliga kategorierna varierar mellan 65 % till 88 %. Här är fråga 3B ett undantag, då enbart 23 % av informanterna i årskurs 8 svarar inom ramen för de vardagliga kategorierna. Gällande fråga 2 och 3B, är det mindre än hälften av gymnasieinformanterna som ger svar av vardagstänkande karaktär. I analysen för i vilken utsträckning elever kan identifiera energiomvandlingar och energikedjor i enkätfråga 2 och 3 så var det en viss skillnad i fördelning. För grupp 1 var 47

48 det ingen skillnad alls. För grupp 2 var den en skillnad på c:a 20 % och det placerades inte in några informanter från årskurs 8 i grupp 3 alls. 48

49 6. Diskussion 6.1 Elevers vardagsföreställningar och elevers val av diskurs I enlighet med Andersson (2001, 2008b) beskriver en del av informanterna energi som något materiellt, t.ex. En pojke som äter ett äpple, vars vitaminer blir energi.. En annan förekommande föreställning bland informanterna var att energi är en vätska eller liknas vid en vätska, t.ex. Från vattnet som är i gräset.... Det var vanligare av informanterna att beskriva energi som något materiellt än som något av vätskekaraktär. Det finns metaforer som används kring energins abstrakta beteende, t.ex. energiflöde och energikälla. Vardagsföreställningar som antyder till att energi innehar vätskeliknande egenskaper, kommer till stor del ur metaforer i vardagligt språkbruk, vilket kan antydas bland informanternas enkätsvar. Vid eftertanke om ordens egentliga betydelse, så är det inte svårt att förstå att elever lätt missuppfattar energi till något materiellt och vätskeliknande, då energins beteende ofta liknas vid vätskor, enligt mina erfarenheter. En annan vanlig vardagsföreställning, som informanterna nämnt, är att energi förbrukas och/eller skapas. Att energi kan skapas och/eller förbrukas är inte i enlighet med energiprincipen. Informanterna har generellt inte beskrivit några energiomvandlingar som sker, utan nämner enbart de händelser som sker i anslutning till energiomvandlingen, t.ex. Vindkraft omvandlar vind till elektricitet, även om exempel på energiomvandlingar efterfrågades i enkätfråga 2. Informanterna misstolkar ofta att energi bara kan uppstå eller försvinna, t.ex. man använder alla dessa för att skapa energi, vilket inte heller är i enlighet med energiprincipen. Informanterna kopplar inte föregående energiform före omvandling till den givna energiformen, t.ex. vatten/vindkraft som omvandlar naturens 49

50 kraft till energi. Att energi förbrukas hänger starkt ihop med att energi oftast av elever kopplas till levande system. Exempel på detta är Jag tänker på kraft och på ström och framför allt styrka-ork... Att ha energi är också styrka och att orka prestera och Om jag vilar får jag fram energi.. Detta är enligt mig bra exempel på beskrivningar om energi, som inte är förenliga med naturvetenskapens energilära. Informanterna beskriver det levande systemet som en energiförbrukare istället för en energiomvandlare. Detta är ett vanligt och slarvigt bruk av den vardagliga diskursen med ett försök att koppla till den naturvetenskapliga förklaringsmodellen. Informanter som uttryckt att de får energi av mat förhåller sig inom en vardaglig diskurs som är förenlig med naturvetenskapen, medan informanter som beskriver att de får energi av att duscha eller dricka vatten ger förklaringar som är vardagsföreställningar och som inte kan förenas med naturvetenskapen. Jag har märkt att informanterna också ofta använder elektricitet och ström synonymt med energi. Tydliga kopplingar mellan informanternas svar mellan temperatur och energi, har jag inte märkt av. Detta beror troligtvis att enkätfrågorna inte var konstruerade på detta vis eller gav ledning åt detta tankesätt. Begreppet energi används ofta och med olika betydelser i vardagsdiskursen, inte enbart med antydan till den naturvetenskapliga förklaringsmodellen. Detta speglar sig i elevernas resonemang och beskrivningar kring energins olika former, energins omvandlingar och energins oförstörbarhet. Då ordet energi ofta byts ut synonymt med ordet kraft, t.ex. i alla former av kraftverk, så kan detta vara förvirrande för eleverna att ur naturvetenskaplig diskurs kunna skilja på dem, då det inte finns någon skillnad på dem i den vardagliga diskursen. Elevers vardagsföreställningar kan tolkas som vara starkt knutna till vilken diskurs eleven känner sig mest hemma i, och hur frågan är konstruerad. Enligt mina resultat så är det tydligt att en vardagsdiskurs genomsyrar majoriteten av informanternas redogörelser och beskrivningar. Informanterna har valt att uppvisa en vardaglig förklaring av begreppet energi, där ofta den vardagliga diskursen motsäger den naturvetenskapliga förklaringsmodellen. Om enkätfrågorna hade preciserats så den naturvetenskapliga beskrivningen av energi hade efterfrågats, hade nog en större del av informanterna svarat inom ramen för den naturvetenskapliga diskursen. Det går inte att resonera kring hur stor skillnad det hade blivit i resultatet vid förändring av enkätfrågornas formulering. 50

51 Som utreddes i resultat och analys, så beskriver informanterna i denna undersökning begreppet energi, energiomvandlingar och energins bevarande till stor del från vardagsföreställningar. Få informanter kunde kvalificeras in i kategorin naturvetenskaplig syn. Vid undersökning av samtliga enkätfrågors svarsfördelning, så svarar majoriteten av deltagande informanter med en vardagsdiskurs. Hos gymnasieinformanterna svarade fler än hälften av deltagarna med en vardagsdiskurs i samtliga frågor, förutom enkätfråga 2 och 3B, där fler än hälften svarade med en naturvetenskaplig diskurs. När det kommer till informanterna från årskurs 8 så svarade fler än hälften av deltagarna med en vardagsdiskurs i samtliga frågor, med undantag för enkätfråga 3B. När det gäller kategoriseringen av svaren i enkätfråga 3B, så fördelades svaren in i kategorier efter hur fullständig energikedja informanten skrivit ut. Om informanten fått med de fyra stegen i energikedjan, placerades de i kategorin blandad NV. Många informanter i båda årskurserna kunde identifiera energikedjan bakåt. Enligt min studie hade majoriteten av informanterna en mer vardaglig diskurs än naturvetenskaplig diskurs. Det var tydligt att majoriteten av informanternas beskrivningar präglades av vardagsföreställningar. Skillnaden mellan årskurserna i vilken diskurs som beskrivningarna grundar sig i är väldigt liten. 6.2 Elevers förmåga att identifiera energikedjor och energiomvandlingar Enkätfråga 2 och 3 var konstruerade så att elever skulle beskriva både energiomvandlingar och energikedjor. Utifrån bedömningsmatris 2, ställdes varje informants svar i enkätfråga 2 och 3 mot varandra. Om informanten inte var konsekvent i sina svar, så placerades de i grupp 2. De informanter som saknade naturvetenskaplig grund i sitt svar placerades i grupp 1. I grupp 3 placerades de informanter som varit konsekventa i sina enkätsvar, och svarat på ett vis som inte motsäger den naturvetenskapliga förklaringsmodellen. Strax över 51

52 en tredjedel av informanterna i båda årskurserna placerades i grupp 1. Dessa informanter visade svårigheter i att beskriva energiomvandlingar och energikedjor. De beskrev inte energi ur ett naturvetenskapligt perspektiv och i enlighet med energiprincipen i sina svar. I grupp 2 visade informanterna viss svårighet med att identifiera energiomvandlingarna och energikedjorna i båda enkätfrågorna. De svarade i enlighet med en naturvetenskaplig förklaringsmodell i ett av svaren, men kunde säga emot sig själv i det andra svaret. Största delen av informanterna i båda årskurserna placerades i grupp 2. I grupp 3 besvarades båda frågorna med ett naturvetenskapligt språk, där energiomvandlingar och energiformer redogjordes för korrekt. Strax under en fjärdedel av gymnasieinformanterna placerades in i grupp 3. Inga av informanterna i årskurs 8 placerades i grupp 3. Det var tydligt i undersökningen att flertalet informanter i båda årskurserna hade svårigheter att identifiera och beskriva energiomvandlingar eller energikedjor. Detta kan bero på att i enkätfråga 3 utgicks det från människokroppen. Det finns många uttryck inom vardagsdiskursen som inte är i enlighet med naturvetenskapen, t.ex. Jag får energi av att träna och Kroppen förbrukar energi (Andersson, 2001). 6.3 Slutsatser Under denna undersökning har jag konstaterat att informanterna i årskurs 8 samt informanterna i andra året på gymnasiet grundar sitt energibegrepp i en vardagsdiskurs. Skillnaden mellan åldrarna finns, men är inte signifikant. Den största skillnaden mellan åldrarna, som jag uppmärksammat, är i hur eleverna använder det naturvetenskapliga språket. Många av informanterna försökte beskriva utifrån en naturvetenskaplig diskurs, men visade tydligt i sin beskrivning att den naturvetenskapliga förklaringsmodellen inte behärskades i frågan. Jag ser att informanterna enklare kunde identifiera energikedjor bakåt, i förhållande till människokroppen, än framåt. Dessutom uppvisade majoriteten av informanterna, i de båda åldrarna, att de kunde peka ut var en energiomvandling skedde. 52

53 Dessa förklaringar om energikedjor och energiomvandlingar har oftast varit av ett vardagligt språkbruk, som inte är förenligt med naturvetenskapen. Validiteten för denna undersökning kan anses vara godtagbar. Forskningsfrågorna var väldigt breda och därmed inte enkla att besvara inom ramen för detta examensarbete. Dock var enkätundersökning ett bra val av metod för att undersöka och besvara forskningsfrågorna. Mina resultat är i enlighet med tidigare studiers resonemang och antaganden som beskrivits i litteraturdelen. Jag anser att studier om elevers vardagsföreställningar bör uppmuntras, då elever alltid har detta i sitt kunskapsbagage då de kommer till undervisning. Både vardagsföreställningar som är förenliga och inte förenliga med naturvetenskapen bör undersökar mer ingående. Under mina litteraturstudier har jag läst många texter som har behandlat båda formerna av vardagsföreställning, och oftast med sambandet med vilken diskurs som används. Fortsatt forskning i hur elevens vardagsförställning kan ligga som grund till naturvetenskaplig förståelse är ett mycket intressant område. 53

54 7. Referenser Tryckta källor Andersson, Björn, Elevers tänkande och skolans naturvetenskap, Skolverket, Kalmar, 2001 Andersson, Björn, Grundskolans naturvetenskap: helhetssyn, innehåll och progression, Studentlitteratur, 2008a Andersson, Björn, Att förstå skolans naturvetenskap: forskningsresultat och nya idéer, Studentlitteratur, 2008b Areskoug, Mats, Miljöfysik Energi för hållbar utveckling, andra upplagan, Studentlitteratur, Lund, 2006 Driver, Rosalind, The pupil as scientist?, The open University press, 1983 Driver, R. Guesne, E. Tiberghein, A. Children s ideas in science, British library cataloging in publication data, 1985 Evenshaug, Oddbjørn & Hallen, Dag, Barn- och ungdomspsykologi, Studentlitteratur, Lund, 2001 Elkin, David, Barn och unga i Piagets psykologi, Natur och Kultur, 1983 Gyberg, Per, Energi som kunskapsområde om praktik och diskurser i skolan, Linköping: Tema Teknik och social förändring, Linköpings Universitet, 2003 Hewitt, Paul G., Conceptual Physics, 11 th edition, Pearson, 2010 Johansson, Bo, Svedner, Per Olov, Examensarbetet i lärarutbildningen, Uppsala, Kunskapsföretaget,

55 Schoultz, Jan, Att utvärdera begreppsförståelse, Strömdahl, Helge (red.), Kommunicera naturvetenskap i skolan, sid 43-56, Studentlitteratur, 2002 Sjøberg, Svein, Naturvetenskap som allmänbildning en kritisk ämnesdidaktik, Studentlitteratur, Lund, 2005 Digitala källor Skolverket (2000a), Gemensam kursplan för naturorienterade ämnen hämtad från: 20-%20Naturorienterande%20%E4mnen [ ] Skolverket (2000b), Kursplan för Fysik hämtad från: rm=11&id=3880&extraid=2087 [ ] Skolverket(2000c), Kursplan för Kemi hämtad från: rm=11&id=3881&extraid=2087 [ ] Skolverket(2000d), Kursplan för Biologi hämtad från: rm=11&id=3879&extraid=2087 [ ] Skolverket(2000e), Kursplan för FY1201 hämtad från: 0-%20Fysik%20A [ ] Skolverket(2000f), Kursplan för NK1201 hämtad från: 55

56 0-%20Naturkunskap%20A [ ] National Encyklopedin på internet (2010), sökord: Energi, hämtad från: [ ] Skolverket (2002), SKOLFS, hämtad från: [ ] Vetenskapsrådet, Codex (2010), hämtad från: [ ] 56

57 APPENDIX A Enkätundersökning Ålder: Gymnasielinje: 1. Vad tänker du på när du hör ordet energi? Ge tre exempel och motivera! 2. Bildfråga. Ge 5 exempel på energiomvandlingar! Ta hjälp av bilden och motivera. 57

58 3. Du dricker ett glas mjölk. A) Vad händer med energin i mjölken efter du har druckit den? Förklara kortfattat. B) Vart kommer energin i mjölken från? Försök komma på flera steg bakåt! Förklara kortfattat. 4. Hur använder du och din familj energi i och utanför hemmet? Ge fem exempel. 58

59 Figur 1 - Bild till enkätfråga 2 59

60 APPENDIX B Bedömningsmatris 1 till enkätsvaren Matrisen är inspirerad utifrån Anderssons version (tabell 10.2) sid. 149 i Grundskolans naturvetenskap: helhetssyn, innehåll och progression, Varje kategori innehållet ett par punkter. Informantens svar behöver inte uppfylla alla punkter, och kan ha gett ett liknande svar. Fråga 1. Vad tänker du på när du hör ordet energi? Ge tre exempel och motivera! Dock bör det poängteras att de två kursiva punkterna i kategorin Naturvetenskaplig syn är absoluta. Ger informanten ett svar som antyder till att energi orsakar en process eller att energi är av materiell karaktär, kan de inte kategoriseras in i denna kategori. Tabell 1 - Bedömningsmatris 1 till fråga 1 Naturvetenskaplig syn Informanten ger kort och korrekt förklaring som enbart är grundat i Blandad syn - NV Blandad syn - vardag Informanten Informanten visar applicering visar var den av naturvetenskapli naturvetenskapliga ga Vardaglig syn Informanten ser energi utifrån ett ickenaturvetenskapligt 60

61 naturvetenskaplig förklaringsmodelle förklaringsmodel sätt. förklaringsmodell. r på vardagliga len kan Informanten Informanten ger händelser och ge appliceras, men tänker på vanliga ingen ett korrekt svar. kan inte själv felsägelser i vardagsanknytning Informanten ser förklara vardagligt tal, så eller applicering. tydlig skillnad på fenomenet. som Jag får Energi finns kraft och energi, Informanten energi av röra på överallt i naturen elektricitet och visar inte mig, som korrekt. och appliceras i energi samt tillräcklig Energi teknik. temperatur och beskrivning för förknippas med Energiprincipen energi. att förklara något materiellt gäller för alla Informanten fenomenet och system. skiljer på energi, Informanten vätskeliknande, Informanten kan kraft, temperatur skiljer inte på det levande och urskilja och elektricitet och kraft och energi. människan. energikedjor. kan applicera dess Energi är det som Energi kan både Informanten vet olika användning i orsakar processer förbrukas och om att det krävs samhället. enligt skapas. energi när en kraft informanten. Kraft, skall uträtta ett temperatur energi arbete. och Kraft, elektricitet/ström temperatur och är liknande och ström/elektricitet jämställda. används inte synonymt med energi. Energi orsakar inte processer. Energi är inget materiellt. 61

62 Fråga 2. Bildfrågan. Ge 5 exempel på energiomvandlingar! Ta hjälp av bilden och motivera. Informanten får här se en bild som visar ett landskap där flera saker sker. Avsikten med övningen är att informanten ska identifiera var energiomvandlingarna sker, t.ex. vid vindkraftverket omvandlas rörelseenergin i vinden till elektrisk energi i elledningarna. Beroende på hur informanten svarat, har jag konsekvent kategoriserat in dem i en av följande kategorier. Informanten behöver inte uppfylla alla punkter eller ge exakt samma svar. Tabell 2 - Bedömningsmatris 1 till fråga 2 Naturvetenskaplig syn Informanten kan överskådligt placera var energiomvandling ar sker. Informanten kan korrekt beskriva transformationen från en energiform till en annan med korrekt benämning på energiformen. Informanten kan identifiera energikedjor. Blandad syn NV Blandad syn vardag Informanten kan Informanten placera ut var kan placera ut energiomvandlingen var sker och ge exempel energiomvandlin på detta i samhället gen sker, men Informanten inte mellan vilka blandar vardagligt olika språkbruk med energiformer. naturvetenskapliga Informanten förklaringsmodeller. koncentrar sin Informanten förklaring främst berättar vilken till kraftverken. energiform som bildas efter omvandling. Vardaglig syn Informanten meddelar att energi produceras i olika kraftverk, och ger ett eller flera exempel på kraftverk. Ingen antydning om förståelse för energiprincipen informanten menar att energi skapas och/eller produceras på olika sätt. 62

63 Fråga 3. Du dricker ett glas mjölk. A) Vad händer med energin i mjölken efter du druckit den? Förklara kortfattat. B) Vart kommer energin i mjölken från? Försök komma på flera steg bakåt! Förklara kortfattat. I fråga tre önskar jag att informanten ska reda ut de energikedjor som behandlas och efterfrågas i frågeställningen. Syftet med frågan är att informanten ska utreda vilken energikedja som ligger bakom förtäringen av ett glas mjölk, samt vad energin kan omvandlas till efter konsumtion. Frågan belyser energiomvandlingar och energikedjor i samband med människokroppen. Informanten behöver inte uppfylla alla punkter, eller svara ordagrant för att kategoriseras in i kategorin. Tabell 3 - Bedömningsmatris 1 till fråga 3 Naturvetenskaplig syn Informanten ser tydligt energikedjan från mjölken antingen framåt och/eller bakåt. Beskrivning av energiomvandling sker korrekt och med ett naturvetenskapligt språkbruk. Blandad syn NV Blandad syn vardag Informanten ser Informanten vet en tydlig koppling om att mjölk bär till på energi, men energiinnehållet i kan inte placera mjölken och vad som kommer kommande att ske med rörelser och värme energin efter hos förtäring. Energin människokroppen. tas upp av Informanten ser kroppen. också tydlig Informanten kan koppling till att placera ut något energin i mjölken steg i kommer från kon, energikedjan, men som betar i hagen, inte fullständigt. Vardaglig syn Informanten ser ingen koppling till att mjölk bär på energi. Informanten misstolkar uppgiften och skriver att näringsämnen, mineraler och/eller andra egenskaper hos mjölken är det som ger energi. 63

64 och gräset växer till följd av fotosyntes. Energikedjan är preciserad och kan appliceras i samhället. Ingen tydlig koppling till att energiprincipen gäller Fråga 4. Hur använder du och din familj energi i och utanför hemmet? Ge fem exempel. I enkätfrågan önskas informanten besvara hur denne och dess familj nyttjar energi. Syftet med frågan är att undersöka hur informanten uppfattar att den och dess familj, på en personlig nivå, använder energiresurser och vilka energitjänster som finns tillgängliga. Frågan ger möjlighet för att elevens vardagsföreställning kommer till uttryck. Det önskas även i syftet med frågan att informanten betänker bl.a. transport och uppvärmning som energianvändning. Frågan är inte formulerad för att vara ledande mot energitjänster. De energitjänster jag utgått från finns i Areskougs bok Miljöfysik Energi för hållbar utveckling, 2006, sid. 40. Tabell 4 - Bedömningsmatris 1 till fråga 4 Naturvetenskaplig syn Informanten nämner energiformerna i dess naturvetenskapli ga beskrivning Blandad syn NV Blandad syn vardag Informanter Informanten nämner olika vet om att den former av och dess familj energitjänster använder energi som används i och ger något och utanför exempel. Vardaglig syn Informanten saknar vetenskaplig förankring och beskriver att något materiellt 64

65 t.ex. hushållet, t.ex. Informanten är energi. rörelseenergi, transport och ger exemplet Informanten elektrisk energi, personresor, elektricitet (inte kan nämna vila, stålningsenergi, uppvärmning, elektrisk energi). sömn eller värmeenergi, elektrisk Informanten meditation för kärnenergi o.s.v. belysning, kan ge vaga att få energi. Informanten elektriska antydelser till Informanten nämner bara hushållsapparat fler användbara ser inte många applicering av er, förvaring energitjänster. givna energitjänsterna och tillagning Dock utan att energitjänster i mycket av mat, förklara eller utanför kortfattat. information och energiformen hushållet. media samt energitjänster Informanten tillverkning. grundas på. kan beskriva energibruk utifrån felsägelser, d.v.s. liknande situationer att man får energi av att vila 65

66 APPENDIX C Bedömningsmatris 2 för gemensam analys av fråga 2 och 3. Tabell 5 - Bedömningsmatris 2 till fråga 2 och 3 Grupp 1 Grupp 2 Grupp 3 Informanten uppvisar: svar som inte är förenliga med naturvetenskapen i få punkter. Energiprincipen uppfylls inte i någon beskrivning. energiomvandlingar och energikedjor beskrivs på ett bristfälligt vis. menar att energi är något materiellt. Informanten uppvisar: har motsagt sig själv mellan enkätfrågorna. påvisat energiprincipen i ena enkätfrågan, men beskrivit energi på ett sätt som inte är enligt med naturvetenskapen i den andra enkätfrågan. använder ord som inte är i enlighet med energiprincipen, t.ex. att energi skapas eller förbrukas. kan identifiera Informanten uppvisar: hänsyn till energiprincipen i båda svaren beskriver inte energiomvandlingarna eller energikedjan på ett vis som motsäger energiprincipen. nämner energiomvandlingar och beskriver dem tydligt. placera ut energiform både före och efter omvandling. Kan identifiera energikedjor både 66

67 energiformer, men få eller ingen energiomvandling, eller tvärt om. framåt och bakåt. en föreställning om att energi inte är materiellt och beskriver det inte som sådant. - Informanterna i denna grupp anser jag ha mindre förståelse för energi. - Informanterna i denna grupp anser jag ha en godtagbar förståelse för energi, men är inte konsekventa i sina svar. - Informanterna i denna grupp visar god förståelse för energi i sina resonemang och är konsekventa i sina svar. 67

68 APPENDIX D Svarsfördelning i fråga 1 utifrån bedömningsmatris 1. Vardag 42% Blandad NV 12% NV 0% Blandad Vardag 46% Vardag 31% Blandad Vardag 27% NV 8% Blandad NV 34% Figur 2 - Cirkeldiagram över svaren på fråga 1 från Åk 8 GS Figur 3 - Cirkeldiagram över svaren på fråga 1 från Åk 2 GY Tabell 6 - Översikt om antal elever i var kategori i fråga 1 Naturvetenskaplig Blandad NV Blandad vardag Vardag Åk 8 GS Åk 2 GY

69 Svarsfördelning i fråga 2 utifrån bedömningsmatris 1. NV 0% Vardag 15% Blandad NV 16% Vardag 0% NV 19% Blandad Vardag 42% Blandad Vardag 69% Blandad NV 39% Figur 4 - Cirkeldiagram över svaren på fråga 2 från Åk 8 GS Figur 5 - Cirkeldiagram över svaren på fråga 2 från Åk 2 GY Tabell 7 - Översikt om antal elever i var kategori i fråga 2 Naturvetenskaplig Blandad NV Blandad Vardag vardag Åk 8 GS Åk 2 GY

70 Svarsfördelning i fråga 3A utifrån bedömningsmatris 1. Vardag 62% NV 0% Blandad NV 23% Blandad Vardag 15% Vardag 38% NV 8% Blandad NV 31% Blandad Vardag 23% Figur 6 - Cirkeldiagram över svaren på fråga 3A från Åk 8 GS Figur 7 - Cirkeldiagram över svaren på fråga 3A från Åk 2 GY Tabell 8 - Översikt om antal elever i var kategori i fråga 3A Naturvetenskaplig Blandad NV Blandad Vardag vardag Åk 8 GS Åk 2 GY

71 Svarsfördelning i fråga 3B utifrån bedömningsmatris 1. Blandad Vardag 15% Vardag 8% NV 0% Vardag 23% NV 8% Blandad NV 77% Blandad Vardag 11% Blandad NV 58% Figur 8 - Cirkeldiagram över svaren på fråga 3B från Åk 8 GS Figur 9 - Cirkeldiagram över svaren på fråga 3B från Åk 2 GY Tabell 9 - Översikt om antal elever i var kategori i fråga 3B Naturvetenskaplig Blandad NV Blandad Vardag vardag Åk 8 GS Åk 2 GY

72 Svarsfördelning i fråga 4 utifrån bedömningsmatris 1. NV 0% Vardag 23% Blandad NV 35% Vardag 31% NV 8% Blandad NV 23% Blandad Vardag 42% Blandad Vardag 38% Figur 10 - Cirkeldiagram över svaren på fråga 4 från Åk 8 GS Figur 11 - Cirkeldiagram över svaren på fråga 4 från Åk 2 GY Tabell 10 - Översikt om antal elever i var kategori i fråga 4 Naturvetenskaplig Blandad NV Blandad Vardag vardag Åk 8 GS Åk 2 GY