Förekomsten av yt- och kolloidkemi i kemi- och biologikurser på gymnasienivå i Sverige och Polen

Transkript

1 Förekomsten av yt- och kolloidkemi i kemi- och biologikurser på gymnasienivå i Sverige och Polen En studie av kursernas centrala innehåll, programgrunder och läromedel. Presence of surface and colloid chemistry in chemistry and biology upper secondary school courses in Sweden and Poland. Analysis of curriculum and course books. Magdalena Hulu Mazurska Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap Institutionen för ingenjörs- och kemivetenskaper Kandidatuppsats 15hp Handledare: Michal Drechsler Examinator: Maria Rova VT2014

2 Sammanfattning Syftet med denna studie är att undersöka förekomsten av yt- och kolloidkemi i kemi- och biologikurser på gymnasienivå i Sverige och Polen. Kodningsenheter inom det undersökta området valdes utifrån viktiga begrepp inom yt- och kolloidkemi och deras förekomst analyserades i de svenska kursplanernas centrala innehåll, polska programgrunderna och i svenska och polska läroboksserier. Fem läroboksserier i kemi, respektive fyra i biologi från båda länder analyserades. I de svenska kursplanernas centrala innehåll hittades inte några kodningsenheter. I de polska kursernas programgrunder i kemi förekom tre kodningsenheter, i biologi fem kodningsenheter. Yt- och kolloidkemi förekommer som ett separat kapitel i de polska läroböckerna i kemi och där tas det upp ett flertal kodningsenheter. I de svenska läroböckerna nämns en del kodningsenheter i olika sammanhang men de är färre än i de polska läroböckerna. Området tas upp i liknande utsträckning i de svenska och polska biologiläroböckerna, dock är frekvensen av förekomsten av en del kodningsenheter högre i de svenska läroböckerna. I diskussionen motiveras behovet av ett separat kapitel i yt- och kolloidkemi i de svenska läroböckerna i kemi och ett förslag till ett sådant kapitel med tillhörande laborationer läggs fram. Detta kapitel borde ge elever bättre förståelse av området och en grund som de kan referera till när begreppen kopplade till yt- och kolloidkemi används i andra sammanhang.

3 Abstract The aim of this study is to examine the presence of surface and colloid chemistry in chemistry and biology upper secondary school courses in Sweden and Poland. The coding units from the examined field were chosen and their presence was analyzed in Swedish and Polish curriculum and Swedish and Polish course books. Five course book series in chemistry and four in biology from both countries were examined. In the Swedish curriculum no coding units were found. In Polish chemistry curriculum three coding units were found, in Polish biology curriculum five coding units were found. Surface and colloid chemistry is present as a separate chapter in Polish chemistry course books and some of the coding units are present there. In Swedish chemistry course books some coding units are presented in the book but they are not as many as in Polish books. Surface and colloidal chemistry is discussed to almost the same extent in Swedish and Polish biology course books, although in the Swedish course books their frequency is higher. In the discussion, the need for a separate chapter about colloidal and surface chemistry in Swedish course books is motivated. A suggestion for this chapter with laboratories was created and presented. The chapter should give the students possibility for better understanding of the surface and colloidal chemistry. They could refer to the chapter when terms which are connected to the discussed area are used under other circumstances.

4 Innehållsförteckning 1. INLEDNING BAKGRUND KURSPLANENS BETYDELSE LÄROBOKENS BETYDELSE ANALYS AV LÄROMEDEL LABORATIONERNAS BETYDELSE FRÅGESTÄLLNING METOD URVAL De svenska kursplanerna De polska programgrunderna Läroböckerna DATAINSAMLINGSMETOD OCH PROCEDUR Kursernas centrala innehåll och programgrunderna Innehållsanalys av texterna i de svenska och polska läroböckerna ANALYS AVGRÄNSNINGAR RESULTAT RESULTAT: KURSERNAS CENTRALA INNEHÅLL OCH PROGRAMGRUNDERNA Förekomsten av kodningsenheter i kursernas centrala innehåll i de svenska kursplanerna Förekomsten av kodningsenheter i programgrunderna i de polska kurserna LÄROBÖCKERNA Översikt över alla kodningsenheter Kodningsenheter i läroböcker i kemi Kodningsenheter i läroböcker i biologi DISKUSSION FÖREKOMSTEN AV YT- OCH KOLLOIDKEMI I KURSPLANER OCH LÄROBÖCKER I KEMI FÖREKOMSTEN AV YT- OCH KOLLOIDKEMI I KURSPLANER OCH LÄROBÖCKER I BIOLOGI METODDISKUSSION SLUTSATS OCH IMPLIKATIONER SLUTSATSEN FÖRSLAG PÅ NYA TEORIKAPITEL OCH LABORATIONER FÖRSLAG TILL UTVECKLING AV KEMILÄROBÖCKER... 23

5 Begrepp Laborationer FÖRSLAG TILL UTVECKLING AV BIOLOGILÄROBÖCKER KÄLLFÖRTECKNING BILAGA 1. KODNINGSENHETER... 33

6 1. Inledning Yt- och kolloidkemin utgör en viktig gren av naturvetenskapen som anses vara mycket interdisciplinär. Kemi, fysik och biologi möts inom just detta område och samband mellan olika naturvetenskapliga fenomen blir tydligare än någonsin. Människan har alltid använt sig av yt- och kolloidkemi och de första bevisen på det kommer från stenåldern. Målningarna i Lascaux-grottorna i Frankrike är gjorda med stabiliserade kolloidala pigment. Många tidiga teknologiska processer som papperstillverkning, tillverkning av keramik, tvål och kosmetika krävde kunskaper inom kolloidkemin (Evans Fenell & Wennerström, 1994). De första mer strukturerade studierna av yt- och kolloidkemi kan man spåra redan till år Benjamin Franklin observerade militärflottan och konstaterade att vågorna bakom en båt där kocken hällde ut fett i vattnet var mindre än de brukar vara (Evans Fenell & Wennerström, 1994). Yt- och kolloidkemin har i princip försvunnit från grundkurserna i kemi. Samtidigt växer yt- och kolloidkemins betydelse inom forskning, teknologi och industri, där många frågor är tydligt kopplade till den. Idag finns det många studenter som avslutar sin utbildning inom kemi och utan att veta vad begreppet yt- och kolloidkemi innebär. Det är svårt att vara konkurrenskraftig som kemist på arbetsmarknaden utan att ha förståelse för yt- och kolloidkemi (Hiemenz & Rajagopalan, 1997). Kurser i yt- och kolloidkemi förekommer som fortsättningskurser på C- och D-nivå på de flesta universitet i Sverige. Det är inte många kurser på grundnivå som tar upp detta område. Hur väl är studenterna förberedda för kurser på avancerad nivå om de bara kan basera sina kunskaper på gymnasiekurserna? I denna studie undersöks i vilken utsträckning yt- och kolloid kemi tas upp i kurserna kemi och biologi på gymnasienivå i Sverige och i Polen. Ett förslag till förbättring av undervisningen i Sverige tas fram. 1

7 2. Bakgrund 2.1. Kursplanens betydelse Kursplaner (också kallade för kursernas centrala innehåll i Sverige) förändras snabbt genom tiderna med målet att följa forskningen i ämnet, men också den tekniska och sociala utvecklingen i ett visst land. Kursplanernas utformning i Sverige innehåller allmänna och övergripande mål som kan vara svåra att konkretisera för eleverna. Lärare måste involvera eleverna i mer konkreta och detaljerade syften för att kunna uppnå målen som finns i kursplanerna (Johansson & Wickman, 2012). Intentionerna i kursplanerna speglas inte alltid i undervisningen. Efter införandet av nya kursplaner tenderar lärarna att exkludera en del av innehållet eller tolka och införliva det med den gamla undervisningen. Man kan förklara det med hjälp av begreppet selektiva traditioner (Johansson & Wickman, 2013). Traditioner bidrar till att nya impulser selektivt kan bli omformade och anpassade till den befintliga undervisningen och på det sättet hindras införandet av nya idéer (Johansson & Wickman, 2012). Kursplanerna i olika länder är utformade på olika sätt. En del forskning har gjorts där man ställt kursplaner från olika länder mot varandra. Kursplanens anknytning till verkligheten i ett visst land är en viktig faktor som påverkar dess utformning. Enligt Therés Olsson (2002) är kursplaner i biologi på högstadienivå i Kenya tydligt anpassade till verklighetens krav, dvs. det att eleverna avslutar sin utbildning tidigt. Det är viktigt att de behärskar kunskaper som är praktiska och att de har nytta av kunskaperna i det vardagliga livet. De svenska kursplanerna fokuserar mer på teori och förbereder till vidare studier. Skillnader mellan kursplaner kan vara också ämnesberoende. Kursplanen i historia i grundskolan i Sverige fokuserar t.ex. både på eleven och stoffet och ser historia som ett samhällsämne. I Finland däremot presenteras det centrala innehållet kronologiskt i punktform, tillsammans med några underrubriker som gör att man tydligt pekar ut vad historieundervisningen ska utgå ifrån. Begreppet historiemedvetande yttrar sig tydligt i den svenska kursplanen, men finns också representerat i den finska (Johansson, 2009). De polska och svenska kursplanerna är utformade på olika sätt. En jämförelse mellan de svenska och polska kursplanerna på grundskolenivå är gjord för ämnet matematik. Den polska kursplanen i matematik är mer konkret, anger tydligt vad man ska lära ut och är samtidigt mer styrande än den svenska kursplanen (Grönvald, 2010). De polska kursplanerna i biologi och kemi på gymnasienivå är mycket detaljerade och anger tydligt vad eleverna ska kunna. Det 2

8 ger större likvärdighet mellan skolorna och tillåter inte lärarna att välja fritt vad som tas upp på lektionerna. Det minskar också lärobokens betydelse i undervisningen (Hulu Mazurska, 2011) Lärobokens betydelse Läroböcker har många funktioner och används flitigt i klassrummet, de är lika viktiga som lärare i undervisningssituationen. Därför är det viktigt att vetenskapligt korrekta fakta finns i läroböckerna (Mikk, 2000). Lärarna använder ofta läroböcker för att planera sin undervisning och planera det vad undervisningen ska innehålla. Strukturen i böckerna, hur mycket detaljer de innehåller och vilka ämnen som följer varandra styr hur lärarna planerar sina lektioner (Sikorova, 2011). Lärarens sätt att undervisa påverkas också av läroboken. Modeller av t.ex. kemisk bindning som används i läroböckerna används av lärarna i undervisningen. Det leder till att om modellerna i läroboken inte är tillräckligt bra, blir undervisningen otillfredsställande och eleverna får svårigheter i förståelsen av kemisk bindning (Bergkvist, 2012). Ett annat exempel på lärobokens betydelse är hur läroboken styr ungdomars reflektioner kring naturvetenskapliga fenomen i ämneskontexterna fysik och kemi på gymnasiet. Samma begrepp kan uppfattas olika beroende på ämneskontext. Om man till exempel diskuterar begreppet energi på fysik- respektive kemilektionen fokuserar man på olika sammanhang. På fysiken diskuteras mest rörelse och lägesenergi, på kemin diskuteras värme. Företeelsen har att göra med den typen av räkneuppgifter som finns i läroböckerna och som styr in eleverna på ett spår (Eriksson, 2009). Många forskningsresultat visar lärobokens centrala roll i planering av lektioner och instruktioner som läraren ger till elever (Yager, 1983). Många lärare och elever använder läroboken som källa till information (Sikorova, 2013). Man kan se läroboken som ett verktyg som läraren använder i planering av sin undervisning (Tulip & Cook, 1993) Analys av läromedel Läroböcker spelar en viktig roll för lärarnas planering av undervisningen och implementering av kursplaner (Drechsler & Schmidt, 2005). Därför utgör läromedelanalys ett intressant forskningsområde. Metoder som lämpar sig bäst för att analysera läromedel är 3

9 oftast kvalitativa och en av dem är innehållsanalys (Bergkvist et al., 2013). Beroende av behov kan man också arbeta med kodningsschema (Bergström & Boréus, 2008). Ett forskningsområde utgöra av användning av modeller i läroböcker. Ur naturvetenskaplig synvinkel kan användning av modeller i läroböckerna i kemi och biologi på gymnasienivå beskrivas som otillfredsställande. Ett tydligt införande av nya modeller i läroböcker behövs för att öka förståelsen för olika fenomen (Gericke & Drechsler, 2006). Elevernas förståelse av olika områden inom kemi är starkt förknippad med lärobokens utformning. Brist på hänsyn till den didaktiska forskningen inom olika områden och fel användning av modeller i läroböcker leder till att eleverna har svårare att förstå en del områden än andra. Ett exempel är kemisk bindning som brukar anses som ett av de svåraste områden inom kemiundervisningen (Bergkvist et al., 2013). Ett annat område som undersökts i läroböcker är hur olika kemiska begrepp framställs och dess relation till kursplaner. Anna Petersson (2006) har undersökt förekomsten av molbegreppet i två läroböcker i kemi A. Hon fokuserade på hur texten är uppbyggd, hur innehållet motsvarar kursplanen i kemi, övningsuppgifter, anknytning till vardagen och överbryggande av de kända svårigheterna. Läroboksanalysen visar att båda läroböckerna tar upp de mål i kursplanen som relateras till molbegreppet på ett relativt tillfredställande sätt. Dock motsvarar läroböcker inte alltid det som står i kursplaner. Förändringar i kursplaner behöver inte följas av förändringar av läroböcker. Speciellt om det gäller böcker på gymnasienivå. Begreppet fotosyntes presenteras på ett likartat sätt i gymnasieläroböcker från 1970-talet och 2000-talet trots stora förändringar i undervisningssättet (Ohlsson, 2006). Det är inte heller säkert att natursynen som eftersträvas i kursplaner förmedlas i alla läroböcker i biologi. Styrdokumenten förmedlar en natursyn som kan sammanfattas med begreppet hållbar utveckling. Det förekommer enstaka läroböcker i Sverige som inte förmedlar denna natursyn, men det finns också läroböcker som gör det (Lindström, 2011). Det är dock viktigt att betona att läromedelanalyser i kemi visar att läromedlen idag fokuserar mer och mer på vardagsanknytning och miljöproblem. Det är en trend som man kan se från 1970-talet. Kemin som hörde hemma i kemisalen förut börjar från 1989 ha anknytning till verkligheten (Börjesson, 2010). Läroböcker i kemi differentierar dock en del när det gäller vardagsanknytning, relevans för privatliv, deltagande i samhällsdebatten och yrkesmässigt verksamhet. Mängden uppgifter som tar upp dessa områden varierar i olika böcker från 10% till 38% (Larsson, 2011). Det förekommer jämförelser mellan de polska och svenska läromedlen i olika ämnen, t ex historia. Mellblom (2009) har analyserat polska och svenska läromedel i historia konstaterar 4

10 hon att böckerna ganska bra följer riktlinjer i styrdokumenten. Skillnaderna mellan polska och svenska läroböcker är inte större än skillnaderna mellan läroböckerna inom ett land, böckerna tar upp lite olika stoff. Någon jämförelse mellan de polska och de svenska läromedlen i kemi och biologi är inte tillgänglig Laborationernas betydelse Betydelsen av korta, vardagsnära laborationer i kemi har betonats mer och mer under senare tid som en viktig del av undervisningen. Eleverna uppskattar de korta och vardagsnära laborationerna och det hjälper dem med förståelse och resonemang kring olika företeelser. Man kan ha flera korta laborationer under en lektion och dessutom utföra dessa med enkla medel. Eleverna tycker dock att den typen av laborationer inte ska ersätta längre och mer avancerade laborationer (Kaiser, 2009). Eleverna efterlyser laborationer med en tydlig koppling till vardagen. Enkla laborationer med verklighetsanknytning kan sedan användas av läraren för att utvidga resonemang kring mer komplicerade fenomen (Kindmark, 2011). 5

11 3. Frågeställning Syftet med uppsatsen är att undersöka om och i vilken utsträckning området yt- och kolloidkemi förekommer i undervisning på gymnasieskolan i Sverige respektive Polen. Genom undersökningen ska skillnader och likheter kunna påvisas. För att kunna genomföra undersökningen ska läroplaner och läroböcker användas. Följande frågor ska undersökas i detta arbete: Förekommer yt- och kolloidkemi som ett kunskapsområde eller som delar i andra kunskapsområden i kursplaner för kemi och biologi i den svenska respektive polska gymnasieskolan? I vilken omfattning behandlar man området yt- och kolloidkemi i svenska respektive polska böcker i kurser Kemi 1, Kemi 2, Biologi 1 och Biologi 2. 6

12 4. Metod 4.1. Urval De svenska kursplanerna Den 1 februari 2011 trädde en ny gymnasieförordning (SFS 2010:2039) i kraft i Sverige. Förordningen tillämpas på utbildningen som påbörjades hösten Inom ämnet biologi kan man läsa kurserna Biologi 1 och Biologi 2. Inom ämnet kemi kommer man att kunna läsa kurserna Kemi 1 och Kemi 2. Kursplanerna för nämnda kurser finns på Skolverkets hemsida (Skolverket, 2011) De polska programgrunderna Ministerstwo Edukacji Narodowej (sv. utbildningsdepartementet) i Polen har den 23 december 2008 utgivit en förordning som innehåller de reformerade utbildningsmålen för undervisning i bl.a. biologi och kemi på gymnasienivå. De nya utbildningsmålen kallas för podstawa programowa (sv. programgrunder 1 ). De nya programgrunderna publicerades i den polska Dziennik Ustaw (sv. författningssamlingen) nummer 4, notering nummer 17, den 15 januari (Ministerstwo edukacji narodowej 2011) Biologi och kemi finns i två varianter på det polska gymnasiet, den grundläggande och den breddade. Den breddade varianten är relevant för analys i denna uppsats. Den grundläggande varianten motsvarar i princip de svenska kurserna i naturkunskap. Kursplaner för de nya kurserna hittar man på utbildningsdepartementets hemsida (Ministerstwo edukacji Narodowej, 2011). I analysen användes tidigare översättningar av de polska ämnesplanerna i kemi och biologi utförda av mig (Hulu Mazurska, 2011) Läroböckerna I studien användes alla tillgängliga läroboksserier i kemi (5 stycken) på den svenska marknaden. Varje läroboksserie består av två delar. De använda förlagen är: Gleerups, Liber (2 läroboksserier), Natur och kultur och Bonniers. Gleerups (2 delar). Syntes Kemi 1 och Kemi 2. Kemi 1 innehåller: kemins grunder, oorganisk kemi, ett kort kapitel om organisk kemi. Kemi 2 innehåller reaktionshastighet, organisk kemi 1 Begreppet programgrunder är direkt översättning från polska. Programgrunderna motsvarar mest i sin utformning de svenska ämnesplanerna. 7

13 och biokemi. Bonniers (2 delar). Tema och teori. Böckerna är uppdelade i två delar. Den första behandlar olika teman, den andra teorier. Kemi 1 innehåller: kemins grunder, oorganisk kemi varvad med organisk kemi. Kemi B innehåller reaktionshastighet, organisk kemi, analytisk kemi och biokemi. Liber (2 delar). Gymnasiekemi 1 innehåller: kemins grunder, oorganisk kemi, ett kort kapitel om organisk kemi. Gymnasiekemi 2 innehåller reaktionshastighet, elektrokemi, organisk kemi och biokemi. Liber (2 delar). Kemiboken 1 innehåller: kemins grunder, oorganisk kemi, ett kort kapitel om organisk kemi. Kemiboken 2 innehåller reaktionshastighet, organisk kemi, analytisk kemi och biokemi. Natur och kultur (2 delar). Modell och verklighet 1 innehåller: kemins grunder, oorganisk kemi, ett kort kapitel om organisk kemi. Modell och verklighet B innehåller reaktionshastighet, organisk kemi och biokemi. Alla tillgängliga svenska läroboksserier i biologi användes i underökningen. Varje läroboksserie består av två delar. De använda förlagen är: Gleerups, Liber (2 läroboksserier), Natur och kultur. Gleerups (2 delar). Iris biologi 1 innehåller ekologi, genetik, evolution, etologi och hållbar utveckling. Iris biologi 2 innehåller cellbiologi, växternas fysiologi och människans fysiologi. Liber (2 delar). Spira Biologi 1 innehåller ekologi, genetik, evolution, etologi och hållbar utveckling. Spira Biologi 2 innehåller cellbiologi, växternas fysiologi och människans fysiologi. Liber (2 delar) Biologi 1 innehåller ekologi, genetik, evolution, etologi och hållbar utveckling. Biologi 2 innehåller cellbiologi, växternas fysiologi och människans fysiologi. Natur och kultur. (2 delar). Instinkt Biologi 1 innehåller ekologi, genetik, evolution, etologi och hållbarutveckling. Instinkt Biologi 2 innehåller cellbiologi, växternas fysiologi och människans fysiologi. Kurserna i kemi och biologi i breddad variant läses i Polen under 3 års tid på gymnasiet. Läroböckerna är oftast uppdelade i del 1,2 och 3, men det finns undantag där bara del 1 och 2 förekommer. Marknaden i Polen erbjuder ett stort utbud av olika läroböcker. Antal läroboksserier till undersökningen bestämdes genom att välja motsvarande mängd som i den svenska undersökningen (5 i kemi, 4 i biologi). Vilka serier som är mest relevanta bestämdes genom att använda en av de största internetbokhandlarna i Polen som skickar böcker utomlands 8

14 (Merlin, 2014). Den 16 januari 2014 undersöktes vilka gymnasieläroböcker i kemi och biologi som var mest populära/mest sålda på denna sida. Den mest populära läroboken från varje serie har tagits med och hela serien har införskaffats. I kemi användes läroboksserier från följande utgivare: Nowa Era, Pazdro, Operon (tre läroboksserier). Nowa Era (2 delar), komplett läroboksserie. Del 1 behandlar allmän och oorganisk kemi. Del 2 behandlar organisk kemi. Pazdro (3 delar), komplett läroboksserie. Del 1 behandlar kemins grunder, del 2 behandlar grundämnen och oorganiska ämnen, del tre behandlar organiska ämnen. Operon, utgåva 2010 (3 delar), komplett serie. Del 1 behandlar allmän och oorganisk kemi, del 2 behandlar organisk kemi, del 3 behandlar jämvikt och joner. Operon (2 serier 3 delar i varje), ej komplett. Del 1 behandlar allmän och oorganisk kemi, del 2 behandlar organisk kemi, del 3 behandlar jämvikt och joner. I biologi användes läroboksserier från Nowa Era, Operon (2 läroboksserier) och MAC. Nowa Era (3 delar), ej komplett. Del 1 behandlar mikrobiologi, växter och djur, del 2 behandlar biokemi och människokroppen, del 3 behandlar genetik, evolution och ekologi. Operon (2 läroboksserier, 3 delar i varje), ej komplett. Del 1 behandlar mikrobiologi, växter och djur, del 2 behandlar biokemi och människokroppen, del 3 behandlar genetik, evolution och ekologi. MAC (3 delar), komplett. Del 1 behandlar mikrobiologi, växter och djur, del 2 behandlar biokemi och människokroppen, del 3 behandlar genetik, evolution och ekologi. Fullständiga källhänvisningar för läroböckerna finns i litteraturförteckningen Datainsamlingsmetod och procedur Kursernas centrala innehåll och programgrunderna För att kunna genomföra analysen av de svenska kursernas centrala innehåll och de polska programgrunderna användes principer för hermeneutisk tolkning av text. Hermeneutisk tolkning av text antar en ständig växling mellan delar av texten och helheten. I början har man en vag och intuitiv uppfattning om texten som helhet. Då ska man börja tolka enskilda delar av texten för att sedan relatera dem till helheten. En mening kan endast förstås om den finns i ett sammanhang (Kvale, 1997). Man kallar den här metoden för den hermeneutiska cirkeln, där delen endast kan förstås ur helheten och helheten endast ur delarna (Alvesson & Sköldberg 2005). 9

15 Mycket viktig i sammanhanget är den femte principen för hermeneutisk tolkning som säger att man ska ha kunskap om textens tema (Alvesson & Sköldberg 2005). I egenskap av gymnasielärare i kemi och biologi har jag kunskap om de analyserade texternas innehåll Innehållsanalys av texterna i de svenska och polska läroböckerna. I arbetet utfördes innehållsanalys av texterna i de svenska och polska läroböckerna. Innehållsanalysen kan beskrivas som kvalitativ. Trots att förekomsten av olika begrepp räknades, så att grundidén var att kvantifiera någonting i texten, krävde analysen ganska komplicerade tolkningar och i detta fall kan innehållsanalysen betraktas som kvalitativ (Bergström & Boréus, 2008). För att kunna utföra innehållsanalysen i texterna konstruerades ett kodschema (Bilaga 1). Att konstruera kodschema för innehållsanalys innebär att man tar ställning till det som ska räknas i texterna (Bergström & Boréus, 2008). Val av kodningsenheter gjordes genom att relatera innehållet i kursplanerna på gymnasiet till de svenska läroböckerna i yt- och kolloidkemi på universitetsnivå. Kurser hittades genom att skriva in yt- och kolloidkemi i sökmotor Google. Kodningsenheternas relevans avgjordes genom följande kriterier: - kan begreppet/företeelsen ingå i kursens centrala innehåll? - är begreppet/företeelsen relevant på gymnasial nivå? - har eleverna förkunskaper för att förstå begreppet/företeelsen? Om svaren på alla tre ovanstående kriterier var ja, användes begreppet/företeelsen som kodningsenehet. Texterna analyserades manuellt. Enligt Bergström & Boréus (2008) är fördelen med den manuella analysen dvs. analysen som utförs av en människa, inte datorer, att betydligt mer komplicerade bedömningar och tolkningar kan göras.alla relevanta sammansatta ord och olika böjningsformer räknades. Det gjordes en bedömning om det sammansatta ordet överensstämde med kodningsenheten. Exempel: kodningsenheten: zeolit. Orden som räknas: zeoliter, zeoliterna, zeolitkristaller, zeolitmaterial. Texterna i läroböckerna som analyserades var kapiteltexter, laborationer, bildbeskrivningar och utblick. Sammanfattningar av olika kapitel, uppgifter, register, räkneexempel och svar till dem analyserades inte. Anledningen till det är att läroböckerna är utformade på olika sätt (en del innehåller t ex inga sammanfattningar). Läroböckernas texter lästes och i en tabell skrevs det in på vilken sida en viss kodningsenhet förekommer. Det räknades också frekvenser för olika kodningsenheter. Enligt 10

16 Bergström & Boréus (2008) är det ett enkelt och vanligt sätt att sammanställa resultaten i innehållsanalysen. Kodschema utvecklas ofta stegvis i prövning mot materialet. Det innebär att en del kodningsenheter som inte finns i kodscheman från början kan läggas till under undersökningens gång, beroende på problem som uppstår vid bedömningarna (Bergström & Boréus, 2008) Analys Resultaten av analysen av kursernas centrala innehåll och programgrunderna presenterades i form av löpande text och de svenska och polska resultaten ställdes emot varandra och jämfördes. Analysresultaten av läroböckerna sammanfattades i form av en tabell. Frekvensen av olika kodningsenheter i läroböckerna i kemi från Sverige och Polen antecknades och det antecknades också hur många läroböcker de förekommer i. Samma procedur upprepades för läroböckerna i biologi. Resultaten presenteras i Tabell 2. Analysen och jämförelsen mellan svenska respektive polska läroböcker i samma ämne gjordes Avgränsningar Yt- och kolloidkemi är ett område som troligtvis tas upp i naturkunskaps och fysikkurser på det svenska och polska gymnasiet. I detta arbete valdes dock fysiken bort och analyserades inte alls. I egenskap av lärare i kemi och biologi känner jag mig inte tillräckligt kunnig för att analysera läroböcker och kursernas centrala innehåll i fysik. Kurser i naturkunskap ger inte behörighet att läsa kemi på universitetsnivå. Därför analyserades inte de kurserna. Det uppstod några svårigheter med att skaffa en fullständig uppsättning av de polska läroböckerna i kemi och biologi. Skolreformen i Polen kommer att genomföras fullständigt på gymnasienivå år 2014/2015. Det innebär att en del av förlagen inte har hunnit ge ut den delen av läroböckerna som kommer att läsas i årskurs tre. Möjligheten att använda gamla läroböcker övervägdes, men skillnaden i kursernas upplägg och den snabba och dynamiska utvecklingen i Polen, både när det gäller undervisning och tryck gör att denna möjlighet avfärdades. Innehållet i de polska läroböckerna analyserades med hänsyn till att den sista delen fattades i en del av läroboksserier. Bedömningen gjordes med avseende på vilka begrepp (kodningsenheter) som kan förekomma i de sista delarna (genom analogi till de andra 11

17 läroböckerna). Begreppen som kunde förekomma i de sista delarna markerades med grå färg i resultattabellen som osäkra data och analyserades inte. Det gjordes inte heller någon analys av vilken av de polska läroboksserierna som kan innehålla mest kodningsenheter. 12

18 5. Resultat 5.1. Kursernas centrala innehåll och programgrunderna Förekomsten av kodningsenheter i kursernas centrala innehåll i de svenska kursplanerna Kursernas centrala innehåll inom den svenska gymnasieskolan är utformade som en allmän beskrivning av ämnesområden och förmågor som eleverna ska uppnå. Analys av dem gav följande resultat. Kemi 1 Det finns inga begrepp i kursens centrala innehåll som överensstämmer med valda kodningsenheterna i detta arbete. Begreppet kemisk bindning i kursens centrala innehåll kan kopplas indirekt till kodningsenheten van der Waalsbindning, dipol-dipol bindning och dipol-inducerad dipol bindning Kemi 2 Det finns inga begrepp i kursens centrala innehåll som överensstämmer med valda kodningsenheterna i detta arbete. Biologi 1 Det finns inga begrepp i kursens centrala innehåll som överensstämmer med valda kodningsenheterna i detta arbete. Ett begrepp i kursens centrala innehåll kan kopplas indirekt till kodningsenheterna biologiska dubbelmembran och vesiklar och det är eukaryota och prokaryota cellers egenskaper och funktion. Biologi 2 Det finns inga begrepp i kursens centrala innehåll som överensstämmer med valda kodningsenheterna i detta arbete. I kursens centrala innehåll förekommer dock beskrivning transport över membran i celler. Denna kan kopplas indirekt till några kodningsenheter som biologiska dubbelmembran, osmos och diffusion Förekomsten av kodningsenheter i programgrunderna i de polska kurserna Programgrunderna i de polska kurserna är mer detaljerade än de svenska kursernas centrala innehåll. I punktform beskrivs vilka exakta kunskaper som ska uppnås. Programgrunderna är inte uppdelade i kurser eller i vilken ordning olika områden ska läsas. 13

19 Kemi Följande kodningsenheter förekommer i programgrunderna i ämnet kemi: kolloid, suspension, van der Waalsbindning Biologi Följande kodningsenheter förekommer i programgrunderna i ämnet biologi: osmos, osmotiskt tryck, kohesion, adhesion Kursen behandlar cellmembranet som är ett biologiskt dubbelmembran som ger indirekt koppling till denna kodningsenhet Läroböckerna Översikt över alla kodningsenheter 21 av 68 kodningsenheter förekommer varken i svenska eller polska läroböcker. De kodningsenheterna som inte förekommer alls är: kritisk micellkoncentration, solubilisering, omvända miceller, liposomer, monolager, bilager, gräddsättning, Ostwald ripening, jämvikt mellan sedimentation och diffusion, visualisering av det osmotiska trycket, van t Hoff ekvation, Donnan jämvikt, kemisk potential, omvänd osmos, bra/dåliga lösningsmedel för stora kolloidala partiklar, reologi, kontaktvinkel, mikroemulsioner, fast skum, elektroosmos, vätning, Debye krafter. Förekomsten av de återstående kodningsenheterna presenteras i tabell 1. 14

20 Tabell 1: Frekvensen av kodningsenheternas förekomst. Med grå färg markeras data där sannolikheten att kodningsenheten förekommer i de delarna av läroböckerna som inte är tryckta är stor. Kodningsenhet Kemi Sverige Kemi Polen 15 Biologi Sverige Biologi Polen Frekvens Antal böcker av 5 Frekvens Antal böcker av 5 Frekvens Antal böcker av 4 Frekvens Antal böcker av 4 Kolloider Yta/gränsyta Dispergerad fas och kontinuerlig fas Lyofil kolloid Lyofob kolloid Hydrofil kolloid 1 2 Hydrofob kolloid 1 2 Micell Biologiska dubbelmembran Vesiklar Stabil dispersion Instabil dispersion 6 1 Aggregation koagulation Sedimentation Flockning 1 1 Matprodukter som kolloider Diffusion Osmos Brownsk rörelse Det osmotiska trycket Dialys Membranpotential Viskositet 2 1 Ytspänning Surfaktanter, amfifiler tensider, ytaktiva ämnen Tvål Sol/suspension Emulsioner W/O och O/W emulsioner Skum Detergenter Aerosoler Gel Legering Flotation Adsorption Kemisk adsorption 1 1 Fysikalisk adsorption 1 1 Katalys genom 1 2 adsorption Zeoliter Keesom krafter (dipol-dipol bindning) London krafter (Van der Wallsbindning) Elektrofores Adhesion Kohesion

21 Kodningsenheter i läroböcker i kemi I de svenska läroböckerna i kemi tas sammanlagt 21 kodningsenheter upp. Sex kodningsenheter tas upp i alla böcker: surfaktanter (eller amfifiler, tensider, ytaktiva ämnen), tvål, legering, elektrofores, van der Waals och dipol-dipol bindningar. Fyra kodningsenheter diskuteras i tre till fyra läroböcker: micell, biologiska membran, emulsioner och zeoliter. Resten av de 21 kodningsenheterna tas upp i endast 1-2 böcker. De två böcker som innehåller det största antalet kodningsenheter är utgivna av Liber: Andersson et al. (15 stycken) och Gleerups (14 stycken). Ingen av svenska läroböckerna innehåller ett separat kapitel som handlar om yt- och kolloidkemi. Alla kodningsenheter förekommer i samband med att man beskriver andra företeelser t ex. förtvålning av fetter, hur tvål och tvättmedel fungerar, vilka egenskaper olika legeringar har och intermolekylära bindningar i samband med ämnenas egenskaper. I de polska läroböckerna i kemi tas 34 kodningsenheter upp. Åtta kodningsenheter tas upp i alla böcker: kolloider, dispergerad och kontinuerligt fas, sedimentation, sol/suspension, emulsion, legering, adsorption. Tre till fyra böcker diskuterar 12 kodningsenheter: stabilitet av en dispersion, matprodukter som kolloider, Brownsk rörelse, dialys, ytspänning, viskositet, surfaktanter (eller amfifiler, tensider, ytaktiva ämnen), detergenter, aerosoler, geler, dipoldipol bindning och van der Waalsbindning. Biologiska dubbelmembraner, det osmotiska trycket, diffusion och miceller tas inte alls upp i de polska läroböckerna i kemi eftersom de ingår i programgrunderna i biologi. I de polska läroböckerna finns ett separat kapitel som handlar om kolloider och suspensioner. Där förekommer de flesta kodningsenheterna, dock inte alla. Det är inte möjligt att avgöra om det är skillnad mellan olika läroboksserier pga. att den sista delen saknas i två serier. Ingen av läroböckerna utmärker sig dock när det gäller antal kodningsenheter om man analyserar det tillgängliga materialet. Genomsnittligt är frekvensen av förekomsten av olika kodningsenheter högre i de polska läroböckerna. Undantagen utgörs av dipol-dipol bindningar, van der Waalsbindningar, zeoliter, flotation och flockning Kodningsenheter i läroböcker i biologi I de svenska läroböckerna i biologi tas sammanlagt 16 kodningsenheter upp. 5 kodningsenheter tas upp i alla böcker: biologiska dubbelmembran, vesiklar, diffusion, osmos och membranpotential. I två till tre läroböcker diskuteras 5 kodningsenheter: osmotiskt tryck, 16

22 dialys, ytspänning, sol/suspension, van der Waalskrafter och elektrofores. De olika kodningsenheterna förekommer i liknande sammanhang. Biologiska dubbelmembran, diffusion och osmos förekommer i kapitel som behandlar cellbiologi. Diffusion förekommer också i samband med gasutbyte i lungor och osmos vid diskussioner om utsöndring. Membranpotential förekommer i samband med överföring av nervimpulser, där kan man oftast också läsa om vesiklar (blåsor). Det förekommer inte någon större skillnad mellan olika läroboksserier, de tar upp alltifrån 9 till 12 kodningsenheter. I de polska läroböckerna i biologi tas 20 kodningsenheter upp. 8 kodningsenheter tas upp i alla läroböcker: biologiska dubbelmembran, vesiklar, diffusion, osmos, det osmotiska trycket, dialys, membranpotential, ytspänning. 9 kodningsenheter diskuteras i två till tre serier läroböcker: kolloider, micell, koagulation, surfaktanter, tvål, suspension eller sol, van der Waalskrafter, adhesion och kohesion. De olika kodningsenheterna förekommer i liknande sammanhang som i de svenska läroböckenar i biologi. Förutom det tas koagulation upp i samband med proteinernas egenskaper, surfaktanter tas upp vid förklaring hur alveoler fungerar, adhesion och kohesion i samband med vattentransport hos växterna. Det är inte möjligt att avgöra om det är skillnad mellan olika serier läroböcker pga. att den sista delen saknas i två serier. Ingen av läroböckerna utmärker sig dock om det gäller antal kodningsenheter om man analyserar det tillgängliga materialet. Frekvenser av förekomsten av olika kodningsenheter är i många fall högre i svenska läroböcker i biologi. Här kan man ange kodningsenheter som biologiska dubbelmembran, vesiklar, diffusion och membranpotential. Det framgår att efter införandet av dessa begrepp så återkommer de kontinuerligt i hela kursen i biologi. Varken i de svenska eller polska läroböckerna i biologi förekommer ett kapitel som handlar om yt- och kolloidkemi. 17

23 6. Diskussion 6.1. Förekomsten av yt- och kolloidkemi i kursplaner och läroböcker i kemi Yt- och kolloidkemi förekommer i olika sammanhang i de svenska och polska kurserna i kemi på gymnasienivå. Frekvensen av förekomsten av kodningsenheterna visar att alla kurser och läroböcker tar upp detta område i varierande grad. De läroböcker som utmärker sig positivt är de polska i kemi. Kolloider och suspensioner förekommer som ett tydligt avgränsat område i de polska programgrunderna i kemi. Det resulterar i att det i respektive lärobok också förekommer ett kapitel som behandlar området mycket mer ingående än i de andra kurserna. Ytkemi diskuteras också i samband med kolloider. Polska läroböcker tenderar att följa programgrunderna väldigt bra och det har samband med att utformning av programgrunderna är tydliga och detaljrika. Möjligheten till frihet vid valet av material till läroböckerna är begränsat. Svenska läroböckerböcker följer kursplanens centrala innehåll bra i vissa fall, t ex om det gäller kemisk bindning (Petersson, 2006). Dock kan det också vara så att intentioner som uttrycks i kursplaner inte speglas i läroböckerna och undervisningen (Johansson & Wickman, 2012). Jag tycker att det är svårt att läsa av vilken intention författare har till de svenska kursplanerna i kemi angående yt- och kolloidkemi. Det är nog befogat att göra ett antagande att det är ett viktigt område inom naturvetenskapen som knyter ihop kemi, biologi och fysik (Evans Fenell & Wennerström, 1994). Slutsatsen är att på grund av det att kursplaner inte är så detaljerade är det mer upp till läroboksförfattaren att välja vilka begrepp som tas upp och i vilken omfattning de förklaras. Man kan dra en parallell slutsats till andra områden inom kemin. Yt- och kolloidkemi har blivit ett modernt område och kunskaper om det krävs för att nyutbildade kemister ska vara konkurrenskraftiga på arbetsmarknaden (Hiemenz & Rajagopalan, 1997). Ändringarna i kursplaner på gymnasienivå beträffande begrepp och natursyn inte alltid speglas i läroböckerna (Ohlsson, 2006; Lindström, 2011). Det är svårt att avgöra om de svenska läroböckerna följer utvecklingen i avseende på yt- och kolloidkemi tillräckligt bra. Enligt svenska kursplaner utvecklas kemin ständigt och eleverna ska ha möjlighet att följa denna utveckling. Samtidigt beskriver inte kursplanerna hur mycket av ytoch kolloidkemin borde tas upp i undervisningen. Läroböckerna strävar efter att ta upp de moderna tillämpningar av yt- och kolloidkemin som t ex zeoliter, men verkar inte fokusera 18

24 tillräckligt bra på att förklara grunder. Eftersom yt- och kolloidkemi behandlas inte mer djupgående saknar eleverna grundkunskaper inom området. Fördelen med att infoga ett självständigt kapitel om yt- och kolloidkemi som det i polska läroböckerna är att det finns möjlighet att tydligt förklara och fördjupa sig i olika begrepp som t ex kolloid, suspension, sol, koagulation, Brownsk rörelse. Enligt mig kan det leda till bättre förståelse av begreppen när man använder dem i andra sammanhang. Det ger också bättre struktur och gör eleverna uppmärksamma på olika företeelser. Det framgår också av tidigare forskningen att en del lärare följer böcker i sin undervisning och använder de som ett verktyg för att planera sina lektioner, dock inte alla (Mikk, 2011; Sikorova, 2011; Yager 1983). Om läraren inte följer läroboken alls ökar också risken att missa viktiga begrepp. En mer detaljerad och konkret kursplan där yt- och kolloidkemin nämns tydligt skulle kunna göra att även lärarna som inte följer läroböcker inkluderar det diskuterade området i sin undervisning. Kursplan som är utformad som de polska programgrunderna har som funktion att förebygga att viktiga begrepp missas och samtidigt ökar likvärdigheten i utbildningen mellan skolorna. Kemisk bindning tas tydligt upp och avgränsat i de svenska läroböckerna i kemi. Det förekommer ett separat kapitel där området diskuteras. Begreppen som van der Waalsbindning och dipol-dipol bindning används sedan i andra sammanhang som t ex materians egenskaper eller biologiska membran och eleverna har möjlighet att återkoppla till de tidigare erfarenheterna och kända begreppen. Samma möjlighet får de inte om det gäller ytoch kolloidkemi för att området förekommer utspritt på olika ställen i läroböckerna. De kapitel i polska läroböckerna som handlar om kolloider visar stark anknytning till verkligheten och föreslår väldigt enkla, vardagsnära laborationer. Det kan anses som en stark sida i de läroböckerna, trots att polska läroböcker i allmänhet verkar vara mindre verklighetsbundna än svenska. Problemet med yt- och kolloidkemi i svenska läroböckerna är inte utsträckningen i vilken man diskuterar området utan bristen på en tydlig grund för de diskussionerna. Jag föreslår ett kort kapitel i svenska läroböcker i kemi med lämpliga laborationer som är utformad på liknande sätt som i de polska läroböckerna. Enligt forskningen (Kindmark, 2011) lär sig eleverna bäst av korta, vardagsnära laborationer och det är denna typ av laborationer som jag förslår. 19

25 6.2. Förekomsten av yt- och kolloidkemi i kursplaner och läroböcker i biologi Yt- och kolloidkemi utgör inte ett avgränsat område i varken de svenska eller polska läroböckerna i biologi. Området förekommer varken i kursernas centrala innehåll eller programgrunderna. Olika begrepp som hör ihop med yt- och kolloidkemin (kodningsenheter) tas ofta upp i läroböckerna. Det visar att det är svårt att läsa biologi utan att kunna grunderna i yt- och kolloidkemi. Svenska och polska läroböcker i biologi skiljer sig inte mycket åt inom det undersökta området. Begrepp som diffusion, osmos, biologiska dubbelmembran, membran potential, dialys och vesiklar diskuteras utförligt i nästan alla läroböcker. Enligt min bedömning behöver man inte utöka materialet i de svenska läroböckerna. Dock finns det enstaka begrepp som man skulle kunna diskutera lite mer. De svenska läroböckernas starka sidor i biologi är att frekvensen av olika kodningsenheter är högre än i de polska. Man kan dra slutsatsen att efter införandet av ett begrepp, t ex diffusion använder man begreppet ofta och i olika sammanhang. Enligt min uppfattning kan det leda till bättre förståelse och stärker minnesfunktionerna hos eleverna Metoddiskussion God validitet och reliabilitet i en metod ger bra förutsättningar för generaliseringar. Innehållsvaliditeten i mitt arbete försökte jag uppnå genom att noggrant välja kodningsenheter. Jag analyserade kurslitteratur i några universitetskurser i Yt- och kolloidkemi. För att vara mer objektiv diskuterade jag också mina val med en professor i detta ämne. Materialet jag valde till analysen (läroböcker) var också omfattande, alla tillgängliga svenska läroböcker i kemi och biologi analyserades, motsvarande antal polska läroböcker valdes. Jag tycker att svårigheten med att den sista delen i en del polska lärobokserier inte har blivit utgiven än inte borde ha påverkat mina resultat på ett märkbart sätt. Dock skulle det vara möjligt att komplettera undersökningen med senaste data när läroböckerna ges ut. Den kommunikativa validiteten har varit tillfredställande. En del svårigheter i datainsamlingen har framkommit under arbetsprocessen. Olika läroböcker har olika upplägg. T ex förekommer inte sammanfattningar i alla läroböckerna och det skulle inte ge rättvis bild om kodningsenheterna hade räknats där också. Jag har kompletterat metoden med en detaljerad beskrivning av vilka kodningsenheter som ska räknas i vilka sammanhang. Den 20

26 pragmatiska validiteten i arbetet uppnådde jag genom att föreslå förändringar som skulle kunna tillämpas i läroböckerna och laborationer. Slutsatsen visar tydligt hur undervisningen med avseende på yt- och kolloidkemi i kemikurserna kan förbättras. Den visar också att det inte behövs några stora förändringar inom undervisningen i biologikurserna. Reliabiliteten i arbetet har uppnåtts genom att bestämma väldigt tydliga regler gällande arbetsgången. Den svaga sidan av metoden kan dock vara att det inte är helt omöjligt att missa någon enstaka kodningsenehet när man läser igenom läroböckerna. Jag har dock bedömt att även om jag missade någon kodningsenhet ska det inte påverka slutresultaten på ett märkbart sätt. För att uppnå ännu högre reliabilitet borde genomsökningen av läroböckerna göras av ännu en person. Sökningen efter kodningsenheter har varit väldigt objektiv. Jag hade inga svårigheter att bestämma om kodningsenheten borde räknas eller inte. Detta tack vare en tydlig metod. När det gäller generaliserbarhet kan följande slutsatser dras. De detaljerade programgrunderna i Polen medför att läroböcker måste följa tydliga anvisningarna i kursplaner och läroböcker är mer lika varandra även när det gäller andra områden i kurserna. För att avgöra hur andra områden behandlas i svenska läroböcker skulle vidare undersökningar behövas för de otydliga kursplanerna medför större frihet inom alla områden. Kursplaner i andra ämnen än kemi och biologi är antagligen mer styrande i Polen än i Sverige vad vissas också i forskningen (Grönvald, 2010). Det är också troligt att kursplaner i andra länder än Sverige och Polen är utformade på olika sätt och har olika egenskaper vilket bekräftas av andra undersökningar (Olsson, 2002; Johansson, 2009). 21

27 7. Slutsats och implikationer 7.1. Slutsatsen Av den utförda kursplansanalysen och läroboksanalysen framgår det att det finns ett behov att utveckla de svenska läroböckerna i kemi och komplettera dem med mer ingående information om yt- och kolloidkemi. De svenska läroböckerna i biologi anser jag som tillfredställande. Svenska läroböcker i kemi borde enligt mig utvecklas med ett separat kapitel som diskuterar yt- och kolloidkemi. Det är mest lämpligt att placera det efter ett kapitel om materians egenskaper i Kemi 1 kursen där materian delats upp i rena ämnen och homogena och heterogena blandningar. Till heterogena blandningar kan vi räkna in kolloider Förslag på nya teorikapitel och laborationer Ett eget kapitel inom yt- och kolloidkemi kan ge en bättre tydlighet i modellers omfattning och begränsningar vilket är viktigt för förståelsen (Gericke & Drechsler, 2006). Efter analysen av texterna och bearbetningen av resultatet lades därför ett förslag fram angående vilka områden med anknytning till yt- och kolloidkemi som kan tas upp i undervisningen i kemi resp. biologi på gymnasienivå. Kodningsenheterna som inte förekom i de svenska läroböckerna användes som grunden för att ta fram förslaget. Förslaget utformades som fyra områden med tillhörande begrepp och ett tiotal laborationer som ger en riktning och inspiration för lärarna. För att kunna ta fram förslag till nya teoridelar och laborationer användes följande procedur. Efter analysen av de vanligt förekommande kodningsenheterna i svenska läroböcker ställdes följande frågor: - Vilka kodningsenheter förekommer i de polska läroböckerna, men inte i de svenska? Är det relevant att ta upp dem i den svenska undervisningen? - Vilka kodningsenheter kan vara användbara för elevernas framtida studier inom naturvetenskapen? - Vilka kodningsenheter skulle kunna vara användbara för att förklara vardagliga företeelser? - Vilka kodningsenheter kan på ett relevant sätt illustreras med laborationer? Det skapades en lista på relevanta kodningsenheter (se 7.3.1). Erfarenhet som gymnasielärare i kemi och biologi användes för att ta fram relevanta förslag. 22

28 Lämpliga laborationer inom området yt- och kolloidkemi borde vara vardagsnära. Vardagsnära laborationer underlättar förståelse av svåra områden inom kemi (Kaiser, 2009). Laborationernas behov kan motiveras genom forskningen som visar deras roll i att vecka intresse bland eleverna (Kindmark, 2001). Laborationer borde diskuteras utifrån teorin som har föreslagits Förslag till utveckling av kemiläroböcker Begrepp Förslag till begrepp som kan tas upp: Kolloidernas egenskaper: - partiklarnas storlek - dispergerad fas och kontinuerlig fas - lyofoba och lyofila kolloider - hydrofoba och hydrofila kolloider - tyndalleffekt - koagulation av t ex proteiner Olika typer av kolloidala system: - se Tabell 2. Fokus kan läggas på följande begrepp: - emulsioner (W/O emulsioner och O/W emulsioner) - emulgeringsmedel (surfaktanter, ytaktiva ämnen) och deras tillämpningar - suspension - skum - legeringar Kolloider i det vardagliga livet: - matprodukter som kolloider och deras hållbarhet - detergenter: tvål, diskmedel och tvättmedel - skönhetsprodukter som kolloider (krämer, raklödder, aerosoler) - byggbranschen och kolloider (fastskum, färg, lack) Ytkemi: - yta, gränsyta - ytspänning 23

29 - amfifiler - miceller och omvända miceller - kritisk micellkoncentration - kemisk och fysikalisk adsorbtion Laborationer Laboration 1. Observation av Tyndalleffekten. Ljuset som går igenom en kolloid sprids och ljuset som går igenom en homogenlösning sprids inte. Laboration 2. Koagulation av äggvita. Till äggvita i några provrör tillsätter man kopparsulfat, svavelsyra och etanol. Kolloiden koagulerar. Det är lämpligt att bevisa att koagulation är en reversibel process (tillsättning av vatten). Jämför med denaturering som inte är reversibel. Laboration 3. Skillnaden mellan sol och gel. Lös upp gelatinpulver i hett vatten. En sol uppstår. Kyl ner blandningen. Sol övergår i gel. Laboration 4. Tillverka majonnäs (för hand) av ättika, olja och äggula. Lämpliga frågor kan ställas, dvs. funktion av äggula som emulgeringsmedel, betydelse av mekanisk omblandning i tillverkning av emulsioner, W/O emulsion uppstår. Laboration 5. Typer av emulsioner. Testa olika krämer och se vilken typ av emulsion de utgör. Lägg en droppe av vattenfärg bredvid en droppe av en kräm. Eleverna kan själva försöka lista ut vad som händer i fall att krämen är W/O emulsion eller O/W emulsion. Laboration 6. Observation av mjölk i mikroskop. Mjölk är en O/W emulsion och kan observeras i mikroskop. Lämpligt att observera Brownska rörelser också. Laboration 7. Stabilisera en emulsion med emulgeringsmedel (en amfifil). Häll vatten och 2-3 droppar olja i två provrör. Tillsätt också ca 0,5 ml diskmedel i ena provröret. Skaka och observera vilken betydelse emulgeringsmedel har för att stabilisera emulsioner. Laborationen kan utvecklas och olika mängder av ingredienser kan testas för att uppnå den mest stabila emulsionen. 24