Institutionens förord

Transkript

1

2 Institutionens förord Denna rapport ingår i serien Interna Rapporter vid IPD som ges ut av grundutbildningskommittén som ett led i institutionens kvalitetsarbete. I rapportserien ingår rapportering av uppdrag att kartlägga, utvärdera eller undersöka delar av verksamheten i syfte att förbättra och utveckla denna samt redovisning av undervisningsprojekt med specifika fokus som genomförts av lärare och studenter. Uppdrag och projekt har initierats av institutionsstyrelsen eller grundutbildningskommittén, som också beviljat särskilda medel för dessa. En policy för institutionens kvalitetsarbete är att detta ska integreras i all verksamhet. Integrering i verksamheten förutsätter allas delaktighet. Genom integrering i det dagliga arbetet blir kvalitetsarbetet ett förhållningssätt inte något pålagt utifrån. Institutionen strävar efter att befrämja framväxten av en sådan integrerad kvalitetskultur som i sin tur kan påverka arbetsmiljö och trivsel för alla medarbetare och studenter. Vi önskar därför att denna och andra rapporter i denna serie kan medverka i detta kvalitetsarbete genom att idéer sprids, utmaningar blir föremål för diskussion och gjorda erfarenheter kan komma att fungera som stöd och stimulans i det fortsatta arbetet. Rapporten får fritt kopieras under förutsättning att innehållet inte förvanskas och att författares namn och institution återfinns på kopian. Prefekten är ansvarig utgivare. Birgit Lendahls Rosendahl Stf prefekt

3 Innehållsförteckning 1. Inledning Syfte och disposition Teoretisk förankring Ett försök att definiera området Forskningsöversikter och databaser Forskningsprojekt Tidskrifter... 5 Science & Children... 6 Primary Science Review Böcker Organisationer och konferenser Yngre barns kunnande och resonemang Livscykler Ekologi Begreppen djur och växt Ekologiska begrepp Fotosyntes Insekter Kroppen Sjukdomar Ljud, hörsel och hälsa Materia Föremål och material Flyta eller sjunka Fast och flytande Gaser Konservation av massa Vattnets kretslopp, avdunstning, kokning och moln Ellära Ljus och seende Jorden som planet i rymden Jordens form och utseende Dag och natt Temperatur och värme Läge och rörelse Hur barn utvecklar sitt kunnande i naturvetenskap, exempelvis genom lek och språk Barns idéer om lärande Lek och lärande Betydelsen av begreppsfokuserade samtal för små barns lärande Språk och naturvetenskap Implikationer Referenser

4 1. Inledning 1.1 Syfte och disposition Det övergripande syftet med denna forskningsöversikt är att bidra till ökad medvetenhet om olika forskningsresultats betydelse som utgångspunkter för en verksamhet som leder till att barn utvecklar positiva attityder, kritisk medvetenhet och kunskaper i naturvetenskap. Det handlar dels om att ta del av relevanta forskningsresultat, dels att använda dem då man planerar, genomför och utvärderar egen och andras verksamhet. Forskning om yngre barns kunnande och lärande i naturvetenskap, och aktiviteter kopplade till detta inte är särskilt vanligt förekommande, vare sig i Sverige eller i andra länder. Denna forskningsöversikt är ett försök att tydliggöra vad som är gjort, som en inspirationskälla för den egna verksamheten och egna utvecklingsprojekt. Forskningsöversikten inleds med att vi kort redovisar vår teoretiska förankring: en konstruktivistisk syn på lärande med betoning av den sociala miljöns och språkets betydelse. Efter det försöker vi definiera området på olika sätt, bl.a. genom att hänvisa till tidskrifter, böcker, organisationer och konferenser. Sedan kommer vi in på forskningsresultat angående de yngre barnens kunnande och resonemang inom ett antal naturvetenskapliga områden, exempelvis kroppen, ekologi, ljud och hörsel, fast och flytande, dag och natt. I nästa avsnitt redogör vi för hur några forskare ser på hur barn utvecklar sitt kunnande i naturvetenskap främst genom lek och språk. Slutligen diskuterar vi implikationer av de redovisade forskningsresultaten. 1.2 Teoretisk förankring Det finns ett stort intresse bland lärare och forskare att ta reda på hur barn lär. Jean Piaget började tidigt intressera sig för hur barn tänker om olika fenomen. Piaget intervjuade hundratals, kanske tusentals barn och presenterade resultaten i kategorier, där det gemensamma inte var det ämnesmässiga innehållet utan generella, intellektuella kvaliteter (se t ex Piaget, 1929). Piagets syn på hur lärande växer hos en individ brukar kallas konstruktivistisk. Kärnan i den är att man antar att det en individ redan kan och vet är det viktigaste i en inlärningssituation. Med det försöker han/hon förstå det nya. Med ett konstruktivistiskt antagande om lärande blir det därför viktigt att ta reda på hur någon tänker om det fenomen som skall undervisas. Det är lika viktigt att veta hur ett barn tänker om det ämnesmässiga innehållet som att veta vilka generella tankeverktyg det använder. Ofta är det just relationen mellan dessa komponenter som är det intressanta. Piaget och det konstruktivistiska perspektivet fokuserar mycket på individens lärande. Vygotsky och det sociokulturella perspektivet lägger stor vikt vid hur individen lär tillsammans med andra och skolas in i ett nytt sätt att tänka genom att vistas i en miljö, där det nya tänkesättet används. Språket är en viktig del i denna inskolning. Båda perspektiven finns företrädda i forskningen om naturvetenskaplig undervisning. 2. Ett försök att definiera området Den forskning som vi här vill ringa in är inte naturvetenskaplig, även om naturvetenskapliga teorier och begrepp, naturvetenskapligt arbetssätt och naturvetenskapens karaktär är mål för undervisningen i naturvetenskap. Det är inte heller pedagogisk forskning det handlar om, även 3

5 om man där kan finna enstaka forskningsresultat som handlar om undervisning och lärande i naturvetenskap. Det har under senare tid vuxit fram ett eget forskningsområde, ämnesdidaktik, som intresserar sig för undervisning och lärande i naturvetenskap. Detta område har haft en stark utveckling under de senaste 30 åren, men man har främst intresserat sig för elever i åldern år. Vår forskningsöversikt skall handla om barn i åldern 2 9 år och om hur de utvecklar en naturvetenskaplig syn på världen. Det finns flera forskningsgrupper i världen som intresserar sig för hur barn lär naturvetenskap. Det handlar om klassrumsforskning, observationer och videoinspelningar av undervisningsexperiment samt intervjuer och enkäter med barn och lärare. Forskningsresultaten kommuniceras i tidskrifter, konferensrapporter och böcker, sammanställs i forskningsöversikter och förs in i databaser. En viktig del av resultaten utgörs av de begrepp som definierar området och som är viktiga då man söker information inom området, exempelvis via databaser. Eftersom forskning om riktigt små barns lärande i naturvetenskap inte är särskilt starkt utvecklat kan man närma sig det från två håll, dels från Science Education, dels från Primary education eller Early childhood education. Den svenska termen för Science Education är naturvetenskapens didaktik (na-didaktik) och handlar om undervisning och lärande i naturvetenskap samt är baserad på vetenskaplig forskning och på beprövad erfarenhet. Inom fältet ställs frågor som Hur resonerar barn om olika fenomen? Vad intresserar barn? Hur ser barn på naturvetenskap (dess karaktär)? Vad skall undervisas? Vem bestämmer vad som är relevant innehåll? Hur skall man undervisa naturvetenskap? Varför ska man undervisa naturvetenskap? Vad är naturvetenskap för små barn? Primary Education eller Early childhood education handlar om undervisning och lärande i barnaåren och är mer generellt. Innehållet är väldigt sällan naturvetenskap. För att finna forskningsresultat om hur små barn lär naturvetenskap kan kombinationer av de två ovan nämnda forskningsområdena kombineras. Då får man sökord som Primary Science, Nursery Science, Childrens Science eller Early Childhood Science. Ytterligare en term som används är Emergent Science. 2.1 Forskningsöversikter och databaser Harlen (2001) skriver att vid sidan om Piagets studier av hur barn förstår naturliga fenomen påbörjades forskning om hur yngre skolbarn resonerar om naturvetenskap i samband med utvecklingsprojekt (curriculum development projects) bl.a i England, USA, Australien och Nya Zealand. Learning in Science Project (LISP) på Nya Zealand undersökte barns uppfattningar på flera olika områden: växter, djur, krafter, rörelse, ljus och elektriska kretsar, ofta genom intervjuer (Freyberg, Osborne & Tasker, 1983). I England påbörjades projektet Science Processes and Concepts Exploration (SPACE) 1987 och avslutades 1993 (Russell & Watt, 1990). Resultaten från dessa båda projekt liknade varandra på många sätt och visade på många intressanta men naturvetenskapligt sett felaktiga sätt att resonera på hos barn, bland annat vad en växt och ett djur är, vad som finns inuti ett frö, när tillväxt sker, hur man ser etc. Harlen (2001) påpekar att dessa och andra forskningsresultat visar att barn verkligen resonerar när det gäller naturfenomen. Hon skriver: It is evident that the children s ideas are based on reasoning; that is, they have a reason that makes sense to them. But their reasons are based on their limited experience and the prevalence of thinking in terms of concrete, observable evidence rather than of abstractions and mental models. Primary age children tend to pay attention to what they percieve through their senses rather than a logic that may suggest a different interpretation (for example, of why the sun appears to move and follow them as they move from place to place). They may focus om one feature as the cause for a particular effect rather than identifying several factors that may 4

6 be relevant. They also pick up words without a grasp of their broad meaning which is not just a matter of labelling, but has conceptual implications. (sid. 62) Intresset för de generella kompetenserna, som Piaget startade har alltså vridits mot ett intresse för hur ämnesinnehåll uppfattas. Ett stort forskningsområde har vuxit fram, som intresserar sig för hur barn tänker om olika innehållsliga fenomen. Ca 7000 artiklar finns listade i databas. (Duit, 2006). De flesta av dem behandlar äldre barns föreställningar, men det finns några som gäller yngre barn. Ofta har man sett paralleller i barns sätt att tänka om ett fenomen och i idéhistoriens. De förklaringar på naturvetenskapliga händelser som naturvetare kommit fram till och vill använda idag, har utvecklats under lång tid. Det har kanske tagit 2000 år för oss att komma fram till hur man idag förklarar t ex seende eller rörelse. Detta ger en ödmjukhet inför svårighetsgraden av att förstå vissa fenomen i världen. Det kanske också gör att lärare tycker det är viktigare att tillåta och uppmuntra barn till det spännande äventyret att själva få lov att fundera kring naturvetenskapliga fenomen än att framhålla att de resonerar rätt eller fel. Det finns ett fåtal forskningsöversikter som ägnas åt yngre barns resonemang angående natur och naturvetenskap. Ofta ingår exempel på yngre barns resonemang i översikter som främst behandlar lite äldre ungdomars kunskaper och resonemang i naturvetenskap. Andersson (2000) sammanfattar och analyserar i sin forskningsöversikt en stor mängd av 1980 och talets undersökningar av hur elever tänker och lär angående olika naturvetenskapliga områden. Många av forskningsresultaten gäller dock äldre skolelever även om det finns exempel på hur yngre barn resonerar. Boken Conceptual Change in Childhood (Carey, 1985) är en klassiker. Där redogörs för forskning om hur yngre barn resonerar om människans inre, exempelvis matspjälkning, blodomlopp, andning samt vårt nervsystem. Där beskrivs också hur barn ser på fortplantning och död. Carey sammanfattar också forskning om barns uppfattningar av begreppet djur. 2.2 Forskningsprojekt Flera stora forskningsprojekt, främst i USA, England tog sig an att producera och pröva undervisningssekvenser i naturvetenskap för att utveckla barn intellektuellt. SCIS (Science Curriculum Improvement Study, 1974) var ett av dem. Det prövades och anpassades till svenska förhållanden i LMN-projektet under 1970-talet. Det består av förslag till no-undervisning för år 1 6 och är uppbyggt med progression och kring processorienterade begrepp, t ex beskriva, sortera, jämföra, serieordna, följa genom förändringar, avgränsa, kontrollera, förutsäga, förklara mm. Hänsyn har tagits till Piagets utvecklingsteori. Det naturvetenskapliga innehållet har valts för att stödja barnens intellektuella utveckling samt utveckling av ett undersökande arbetssätt. Programmet ger ett mycket konkret och väl genomtänkt förslag till en undervisning för alla de tidigare åren och i alla no-ämnen (Karplus, 1964). 2.3 Tidskrifter Fältet Science Education har utvecklats väldigt snabbt mätt i antalet publicerade artiklar och mätt i antalet tidskrifter. Tidskriften Science Education (USA, 1916) var först ut. Sedan dröjde det nästan 50 år tills nästa tidskrift startades. Det var Journal of Research in Science Teaching (USA, 1963). Efter ytterligare 10 år kom Studies in Science Education (UK, 1972). Sedan dess har fältet växt explosionsartat och nu finns det flera dussin tidskrifter. Från 2005 finns också en nordisk tidskrift NORDINA med artiklar skrivna antingen på engelska eller svenska/danska/norska (Isnes, 2005). 5

7 Att det inte finns särskilt många artiklar som fokuserar yngre barns lärande och kunskaper beror på, som tidigare nämnts, att forskningen inom detta område inte är särkilt omfattande till skillnad från forskning angående undervisning och lärande i naturvetenskap i senare delen av grundskolan och gymnasiet. Det finns dock två tidskrifter, Science & Children och Primary Science Review, som fokuserar yngre barns lärande av naturvetenskap. Även om fokus ligger på 5-11-åringarna finns där en hel del att lära och inspireras av. Science & Children Science & Children har funnits i 40 år och är en av flera tidskrifter inom Science Education som det amerikanska National Science Teachers Association [NSTA] ger ut. NSTA ser som sin uppgift att stödja framstående och innovativ naturvetenskaplig undervisning/verksamhet för alla. Tidskriften som kommer ut nio gånger per år innehåller bl a artiklar som är skrivna för att inspirera lärare till naturvetenskaplig undervisning med barn i förskola och upp till skolår 6. De flesta artiklarna är skrivna av lärare och visar därmed en beprövad erfarenhet men det finns också viss forskningsbas i tidskriften. Nedan beskrivs ett exempel som kan stå modell för hur sagor kan ge uppslag till samtal om naturvetenskapens karaktär. Lille prinsen Munakata (2005) presenterar en idé om hur en saga kan vara utgångspunkt för lärande i och om i naturvetenskap. Utgångspunkten är den berömda sagan Lille prinsen av Antoine Saint- Exupery från Olika episoder ur den kan bli föremål för resonemang med barnen. Ett exempel ges på hur barnens egna frågor, här beskrivna i en bok, kan vara utgångspunkt för ett samtal. Den lille prinsen möter en pilot som strandat i öknen. De talar om ett får. Den lille prinsen frågar och piloten svarar: - Ett får om det äter små buskar, äter det också blommor? - Ett får äter allt det får tag i. - Blommor som har taggar också? - Ja, även blommor med taggar - Vad är taggarna till för nytta? - De är av ingen nytta alls. Blommor har taggar bara av elakhet - Det tror jag inte blommor har haft taggar i tusentals år. Och i millioner år har får trots det ätit dem. Och det finns ingen anledning att tro att blommorna skulle anstränga sig så mycket att få taggar, om de inte hade någon användning av dem. Är kriget mellan fåret och blommorna inte viktigt? Den lille prinsen funderar över varför rosenbuskarna har taggar och det är en helt relevant fråga barn kan ställa. Läroplaner brukar framhålla det viktiga i att utgå från barnens frågor och här är en. Ett annat exempel är hur en episod kan utgöra en start för ett samtal om naturvetenskapens sociala karaktär. Lille prinsen kommer från en annan planet, från en asteroid, som ligger långt, långt borta och som heter B-612. Denna asteroid har siktats endast en gång från ett teleskop på jorden och det var av en turkisk astronom, Astronomen hade presenterat och demonstrerat upptäckten vid en internationell astronomikonferens. Men han var klädd i turkisk kostym, så ingen trodde på vad han sa. Vuxna är sådana Lyckligtvis (för asteroid B612) gjorde en turkisk diktator en lag som fastslog att alla medborgare var tvungna att klä sig i europeiska kläder annars dömdes de till döden. Så 1920 gav astronomen sin presentation ännu en gång, klädd i en imponerande flott kostym. Och denna gången accepterade alla hans rapport. Här kan man fundera över sambanden mellan naturvetenskap och samhälle. Naturvetenskap står inte fri från mänsklig påverkan och politiska värderingar. Västerländska idéer har haft stark påverkan på naturvetenskap och vi måste tänka på att det finns andra sätt att förklara världen. 6

8 Ett tredje exempel handlar om att visa omsorg om miljön. Det som den lille prinsen tycker är viktigast är att ta ansvar för sin planet. Jag lärde mig att på den planet som den lille prinsen levde, precis som på alla andra planeter, fanns både bra och dåliga plantor. Följaktligen fanns det goda frön från goda plantor. Men frön är osynliga. De sover djupt nere i jordens mörker, tills något av dem önskar vakna. Då sträcker det här lilla fröet på sig och skjuter ett litet skott upp mot solen. Antingen det är ett liten rädisskott eller en tagg från en rosenbuske, så får det växa åt vilket håll det vill. Men om det är en dålig planta, måste man förstöra den så snabbt som möjligt, så fort man märker den. Det handlar här om människans kontroll över vår planet, som utövas med hjälp av naturvetenskapliga kunskaper. Konflikter mellan miljö och ekonomi kan också komma fram här. Ett fjärde och sista exempel beskriver hur den lille prinsen förvånar sig över geografens arbetsuppgifter. Då den lille prinsen möter en geograf och frågar vilka platser han gör kartor över, svarar denne att han inte vet någonting om de platser han ritar kartor över. Han vet ingenting om platsernas natur, om berg och floder som finns på planeten. Jag är ingen upptäcktsresande. Det är inte geografen som går ut och räknar städerna, floderna, bergen, sjöarna, oceanerna och öknarna. Geografen har ett mycket viktigare jobb än att resa omkring. Han lämnar inte sitt skrivbord, men han tar emot upptäcktsresandena på sitt kontor. Han ger dem frågor och skriver ner deras berättelser. Och om någon har en intressant berättelse, så undersöker geografen hans moral och karaktär. Geografen praktiserar en andrahands naturvetenskap, eller skrivbordprodukt. Istället för att smutsa ner sina händer med att undersöka sin planet, så mottar han information från sina källor. Den lille prinsen förundras över att geografen inte är intresserad av sin omgivning. En liknande förvåning kanske kan finnas hos elever som bara får lära naturvetenskap genom böcker och lektioner! Sådan andrahandsinformation begränsar barnens möjligheter att förundras över naturvetenskapens komplexitet och skönhet. Barn bör få lära att naturvetenskap är kreativt och handlar om att ta reda på saker. Exempel på innehåll i Science & Children Det finns många intressanta artiklar att inspireras av i tidskriften. En del artiklar kan skrivas ut direkt från hemsidan 1 men själva tidskriften (ett flertal årgångar) finns att bläddra i, låna och kopiera ur via universitetsbiblioteken. För att ge en uppfattning om innehållet följer här några exempel på artikelrubriker ur Science & Children: Art & science grow together (september 2005) Capitalizing on literacy connections (februari 2004) Do you see what I see (september 2005) How do insects help the environment? (februari 2005) Meet the mealworms (februari 2005) On observing the weather (maj 2004) Snow bank detectives (januari 2005) Teaching for conceptual understanding (september 2004) The moon in children s literature (oktober 2005) Welcome to rock day (januari 2004) Primary Science Review Primary Science Review (PSR) ges ut fem gånger per år av den engelska organisationen Association for Science Education ASE. Syftet är att sprida information och idéer som stödjer god naturvetenskaplig undervisning i tidiga skolår och även förenkla övergången till senare skolår. I PSR finns både vetenskapliga artiklar och artiklar skrivna direkt för professionen. De handlar om att undervisa, lära och utvärdera naturvetenskap för barn mellan 3 och 12 år. Exempel 1 Se 7

9 på innehåll är urval, anpassning och genomförande av aktiviteter i och utanför klassrummet, forskningsresultat, anpassning till barn med särskilda behov, hälsa och säkerhet, användning av IKT, kopplingar till andra områden (exempelvis läsning och matematik). Man är mycket angelägen om att få bidrag från verksamma lärare! I varje nummer behandlas ett tema. Några exempel på tidigare teman är: Light and dark (sep/okt 2000) Forces (nov/dec 2001) Earth and space (mars/april 2002) Words in science (sep/okt 2002) Creativity (jan/feb 2004) Our environment (jan/feb 2001 Science begins at home (nov/dec 2004 Exempel på innehåll i Primary Science Review Det finns många intressanta artiklar att inspireras av i tidskriften. En del artiklar kan skrivas ut direkt från hemsidan 2 men själva tidskriften finns att bläddra i, låna och kopiera ur via universitetsbiblioteken (från 2006 på Pedagogiska biblioteket). För att ge en uppfattning om innehållet följer här några exempel på artikelrubriker ur PSR: Creativity and science in the nursery (jan/feb 2004) Drama and science (sep/okt 2004) Of brains and safety neuroscience for 5-year-olds (sep/okt 2004) Science is creative (jan/feb 2004) Where does the drink go young children s understanding of excretion (nov/dec 2004) Why do bees sting? Reflecting on talk in science lessons (mars/april 2004) 2.4 Böcker De böcker som redovisas är skrivna av forskare och bygger på deras egna och andras forskningsresultat. Våga Språnget är en bok som handlar om lärarens roll i naturvetenskaplig undervisning (Harlen, 1996). Olika författare bidrar här med artiklar. Här diskuteras hur man skall lära barnen göra iakttagelser, ställa frågor och planera sina undersökningar. Även lärares frågor problematiseras i det att de kan vara mer eller mindre produktiva. Teaching Primary Science är en annan bok av stort intresse (Siraj Blatchford & MacLeod- Brudenell, 1999). Författarna menar att om vi vill stödja våra barn i att utvecklka naturvetenskaplig förståelse måste vi börja med att försöka se världen genom deras ögon och stödja dem i deras frågor och projekt. Boken hämtar inspiration från Pestalozzi, Froebel, Owen, Montessori, Piaget och Dewey, men bygger huvudsakligen på senare forskning. Boken diskuterar hur man kan lära barnen observera, värdera, förklara, utforma försök och tillverka saker samt att utveckla deras självförtroende och intresse. Författarna tar upp lekens betydelse för kreativiteten och betydelsen av att handen och hjärnan båda samtidigt är i spel. Naturvetenskap och teknik ses som integrerade i en utveckling av hela barnet, dvs av barnets förståelse, kreativitet, språk och personlighet. Förslag ges även på hur läraren kan skapa en rik inlärningsmiljö för barnen, hur man kan planera, förvara material och verktyg osv. Boken startar i möjliga idéer för att gå ner på en mycket praktisk nivå allt för att hjälpa läraren att genomföra naturvetenskaplig undervisning. Teaching Primary Science Constructively (Skamp, 2004) är en bok som ger många konkreta förslag på hur man kan utgå från barnen och sedan utveckla deras förståelse i sin undervis- 2 Se 8

10 ning. Det gäller ett naturvetenskapligt arbetssätt såväl som olika områden i naturvetenskap. De områden som tas upp är kraft och rörelse, elektricitet, energi, levande organismer och deras miljö, material och deras förändringar, vår plats i rymden, den föränderliga jorden samt väder och vår miljö. Varje kapitel inleds med elevernas föreställningar på området, sedan föreslås aktiviteter och strategier för både de mer begåvade och för de med speciella behov. De kunskaper som är nödvändiga för läraren att ha för att undervisa beskrivs, så att läraren kan förbereda sig genom att studera delar i boken. Referenser till forskningslitteratur ges för varje kapitel. 2.5 Organisationer och konferenser Association for Science Education (ASE) 3 anordnar en årlig konferens i UK, där primary science upptar en rätt stor del. De ger också ut Primary Science Review. American Association for the Advancement of Science (AAAS) är en organisation som tagit ett helhetsgrepp och utvecklat väl beskrivna mål för naturvetenskaplig undervisning för hela skolan, från förskola och till gymnasium 4. De bygger på tillgängliga forskningsresultat. På hemsidan finns också forskningsresultat av intresse. T. ex. har Susan Gelman skrivit en artikel som handlar om early childhood science education 5. Det finns flera återkommande konferenser som handlar om naturvetenskaplig undervisning, men de flesta inriktar sig mot något äldre elever. Nordiskt forskarsymposium om lärande och undervisning i naturvetenskap hålls vart tredje år. Det åttonde hölls i Aalborg 30 april - 3 maj Hittills har föredragen handlat mest om äldre barns och ungdomars lärande. European Science Education Research Association (ESERA) ordnar konferenser vart annat år. Även här är fokus på yngre barn svagt års konferens kommer att ligga i Malmö. I juni 2006 hölls en konferens Emergent Science vid Bishop Grosseteste College, Lincoln, UK för intresserade forskare i små barns naturvetenskapliga lärande Yngre barns kunnande och resonemang I detta avsnitt har vi samlat forskningsresultat inom ett antal undersökta områden: Livscykler, ekologi, kroppen, ljud, hörsel och hälsa, materia, ellära, ljus och seende, jorden som planet i rymden, temperatur och värme samt läge och rörelse. 3.1 Livscykler I en rapport (Andersson & Nyberg, 2006) ges forskningsbaserade förslag till undervisning om livscykler för barn i skolår 1-6. Där beskrivs vad eleverna vet om livscykler och hur de resonerar om för livscykelundervisningen olika relevanta områden, exempelvis hur elever tänker om vad som är levande, varifrån organismerna kommer, t ex hur en fluga blir till och hur en människa blir till. 3 Se 4 Se Benchmarks online, 5 Se 6 Se 7 Se 9

11 3.2 Ekologi Begreppen djur och växt Andersson (2000) sammanfattar en undersökning från Nya Zealand (Osborne & Freyberg, 1985) som bl.a. behandlar hur elever (5-17 år) uppfattar begreppen djur och växt. Generellt sett uppfattas begreppet djur snävare än dess biologiska innebörd. För många är djur fyrbenta, stora, landlevande, har päls och avger läten. Dessa kriterier utesluter bl.a. insekter, kräldjur och djur i havet. Intressant är att det är fler 5-6-åringar än åringar som tycker att spindel, daggmask och val är djur. Detta antas bero på att de yngre skolbarnen utgår från en grov indelning av alla organismer i växter och djur. De litet äldre skolbarnen får lära sig om insekter, fiskar och kräldjur och andra underavdelningar i djurriket men klarar inte riktigt den hierarkiska klassificeringen. Även begreppet växt har enligt Andersson (ibid) en mer begränsad innebörd för eleverna än för den biologiskt kunnige. När eleverna är 6-7 år är det 35%, 40% och 75% som menar att morot, ek respektive gräs är växter. Dessa procenttal ökar sedan för de äldre skolbarnen. Vissa kriterier som tillämpas av barnen är att växter är små, mjuka och odlas (observera att det engelska ordet för växt är plant). Ett exempel är att en ek betraktas som en växt när den är en liten planta men inte när den är stor. Ekologiska begrepp Som en del av en större engelsk undersökning av drygt 500 skolelevers förståelse av ett flertal ekologiska begrepp (Leach, 1995) intervjuades barn i åldern 5-7 år. De begrepp som undersöktes var föda och energi, näringskedjor, populationer, utbyte av materia och energi med omgivningen, livsmiljö, respiration, förruttnelse och fotosyntes. Barnen intervjuades utifrån tre olika bilder, var och en med syftet att undersöka barnens resonemang angående de olika begreppen. Äpplet Barnen fick se ett fotografi av ett äppelträd med ett äpple som håller på att ruttna. Frågorna som ställdes handlade om äpplets utseende, skillnader mellan det ruttnande äpplen och normala äpplen och vad som händer när äpplet blir mindre (om detta nämns av barnen). Av de 30 intervjuade barnen var det 13 som inte kände till fenomenet förruttnelse och menade att äpplet skulle vara gott att äta. Det var 13 barn som föreslog orsaker till förruttnelsen och bland dem nämndes följande orsaker: en naturlig process hos äpplet som berodde på ålder (7 barn) synliga organismer hade ätit på äpplet (7 barn) mikroskopiska organismer hade ätit på äpplet (3 barn) fysiska orsaker (3 barn) Det var 8 av de 30 barnen som svarade att de hört talas om bakterier på en direkt fråga. Oftast handlade det om att de orsakar sjukdomar. De allra yngsta associerade bakterier med smuts och smutsiga platser. De flesta 5-7-åringarna tycktes inte medvetna om vad förruttnelseprocessen innebär för materian/äpplet och några barn menade att äpplet inte skulle förändras och vara lika stort om ett år. Naturscener Barnen fick se ett stort färgfoto av ett stycke natur med en flod och gräsmark med träd. De fick också 40 kort med bilder av olika organismer. De blev ombedda att identifiera levande organismer på bilden och levande och icke-levande föremål bland de 40 organismerna på kor- 10

12 ten. Sedan fick de uppgiften att välja ut bland de 40 organismerna de som man med störst sannolikhet skulle kunna hitta på olika platser på bilden, inklusive lövverket i ett träd, i floden och på den gräsbevuxna flodbanken. På varje plats uppmanades barnen att välja ut så många organismer som de ville. Efter detta valde intervjuaren ut en producent, en primärkonsument och en sekundärkonsument och barnen tillfrågades om behoven hos var och en av dem, och hur behoven tillfredsställdes. De fick också svara på frågan om vilken av dessa tre organismer som förekom i störst antal och förklara sitt val. Sedan visades en bild av en annan naturtyp med en väg omgiven av sand och utan träd. På bilden fanns en skylt som sade: Varning för starka sidovindar. De tidigare ställda frågorna upprepades för denna bild. Många barn menade att organismerna själva kunde välja var de skulle leva. Vissa barn ansåg att organismer från olika arter kunde kommunicera och hjälpa varandra. När det gällde föda kunde några barn beskriva mycket enkla näringskedjor i två steg men det var vanligare att man tänkte sig att människor försåg andra organismer med föda: Barnet: Barnet: Barnet: Barnet: Barnet: Barnet: Barnet: Barnet: Vad säger du om nr 39 (nötskrika), vad äter den? Bröd. Jaha, och varifrån får den brödet? Marken. Marken. Och hur hamnar det på marken? Människor lägger det på marken. Jag förstår. Om inte människor lägger bröd på marken, har det nån betydelse? Nej. Vad skulle den äta då, om det inte fanns något bröd? Fågelmat. Och vad är fågelmat? Nötter och sånt. Och var får den nötterna ifrån? Marken. Ja, och hur hamnar de på marken? Människor lägger dem där. På en fråga om vad ett träd behöver för att hålla sig vid liv var det 19 av de 30 intervjuade barnen som hade med vatten i sina svar, 5 barn hade med solljus och 2 barn hade med jord. Inga barn nämnde luft eller ämnen i luften. Sju barn menade att växter behöver människor som förser dem med antingen mat eller vatten. Många av de yngre barnen tycktes inte alltid se växter som levande organismer med olika behov: Barnet: Barnet: Barnet: Vad säger du om träd, vad behöver träd för att leva? Träd är inte levande. OK, jag förstår. Hur är det med blommor, vad behöver de? Vatten. Jaha, och varifrån får de sitt vatten, blommorna? Människor. Barnen fick frågor om vad en en specifik primärkonsument och sekundärkonsument behövde för att leva och må bra. Barnet: Barnet: Barnet: Barnet: Barnet: Vad tror du att nr 29 (lunnefågel) behöver för att leva och må bra? Dom äter maskar. Så varifrån tror du att den får sina maskar? Från under gräset och så, i marken. Tror du att någon av de andra behöver något? Ja, fjärilarna, men jag vet inte vad fjärilar äter. Jag förstår, men dom äter något? Jag vet vad dom äter, dom äter löv. Behöver någon av de andra något? Spindlar dom kan äta vad som helst eller hur? 11

13 Många yngre barn ansåg dock att djuren matades av människor och andra menade att de kunde äta nästan vad som helst, beroende på vad som fanns i närheten. På frågor om vad som är levande fann man att några barn inte förstod begreppet levande. Av de 30 barn som intervjuades var det sex barn som menade att vissa djur inte var levande och 26 barn som ansåg att vissa växter inte var levande. Näringsväv Barnen fick se en ritad bild av ett landskap med fält, berg och gräsmark. Barnen fick höra att bilden visade en plats där växter och djur levde tillsammans och fick allt de behövde. Alla organismer på bilden namngavs av intervjuaren. Sedan frågade intervjuaren barnen varifrån de trodde att varje organism fick sin energi och ritade själv in pilar i bilden för att illustrera detta. Efter det ombads barnen att förutsäga vilka effekter en förändring av populationsstorlekarna skulle få. De fick veta att populationen av en primärkonsument var större än populationen av en sekundärkonsument och de ombads att förklara varför. Slutligen tillfrågades de om varifrån materian kommer som får växter och djur att växa. 15 barn i åldern 5-7 år intervjuades om vad som skulle hända om alla hjortar togs bort från ett landskap (näringsväv). Hälften av dem menade att det inte hade någon betydelse alls, sex barn resonerade om förändringar i tre nivåer, dels en nivå ovanför hjortarna (lejon), dels två nivåer nedanför hjortarna (till möss). Bara två av barnen förde resonemang om förändringar på alla nivåer av näringsväven ner till grödor, träd och gräs. De flesta tycktes inte tänka att populationerna gräs, grödor och träd hade någon relation till de primärkonsumenter som livnär sig på dem. På en fråga om vad som skulle hända om alla ormar togs bort var det ingen av 5-7- åringarna som ansåg att det skulle få någon effekt på andra organismer. När samma fråga om gräs ställdes var det 2/3 som menade att detta inte skulle påvarka någon annan population, tre barn resonerade om effekter en nivå upp, till möss och harar, och två barn förde resonemang tre nivåer upp till lejon. Resultaten tyder på att de flesta yngre barn ser olika populationer som relativt oberoende från varandra. I de fall som barnen uppmärksammar effekter av att en population dör ut, handlar det om påverkan uppåt i näringskedjan snarare än nedåt. Många av 5-7-åringarna accepterade för övrigt inte näringsväven som presenterades för dem, exempelvis menade de att möss äter ost som de får av människor och att harar äter morötter som de antingen får av människor eller som de tar från trädgårdar. Intervjuaren berättade för barnen att träd växer och blir större för varje år och de tillfrågades om varifrån allt det som finns i det stora/gamla trädet kommer ifrån. Denna fråga verkade meningslös för de allra yngsta men nio av 15 intervjuade barn hade med luft i sina svar, tre barn hade med solen, tre hade med mat och två barn hade med vatten. Sammanfattning av resultat I tabellen nedan sammanfattas resultaten av de olika undersökta begreppen för 5-7-åringarna. Område Föda och energi Näringskedjor Barnens resonemang (5-7-åringar) Föda behövs för att leva. Ingen fysiologisk funktion anges för föda. Djur får föda från människor. Föda behövs för att kunna växa. Föda som materia för tillväxt nämns ej. Materia för tillväxt kan komma inifrån kroppen/fröet. Populationer och individer är oberoende av andra. Djur matas och sköts om av människor. Det är inte ont om föda eftersom människor ordnar detta. Djur har mänskliga attribut och kan därför ta beslut angående föda. 12

14 Område Populationer Utbyte av materia och energi med omgivningen Livsmiljö Respiration Förruttnelse Fotosyntes Barnens resonemang (5-7-åringar) Antropomorfistiskt resonemang vissa organismer tycker om vissa platser. Några barn har realistiska uppfattningar om populationer och populationsstorlekar när de känner till naturtypen. Föda, vatten och jord ses som nödvändiga faktorer för tillväxt snarare än källor till materia. Förruttnelseprocessen okänd. Materia kan försvinna under förruttnelse. De flesta barn har generella regler för var organismer lever som Alla fåglar lever i träd Några barn refererar till anatomiska egenskaper hos organismer då de väljer livsmiljö. Barnen jämför okända organismer med kända då de skall förutsäga deras livsmiljö. Ett fåtal barn nämner luft eller syre som något som djur och människor behöver. Människor behöver luft för att kunna andas. Fenomenet kan vara okänt. Barn kan vara omedvetna om storleksförändringar under förruttnelse. Barn tar inte upp vad som händer med materian under förruttnelse. Barn är omedvetna om tidsperspektivet när det gäller förruttnelseprocessen. Några barn nämner att en del av materian går ner i marken. Många barn ger ingen förklaring av orsaken till förruttnelse. Orsaker som nämns är naturen hos det som ruttnar, att bli uppätet och bakterier. Uppfattningar om bakterier handlar om att de är smutsiga och orsakar sjukdomar. Växter behöver vatten. Ett fåtal barn nämner solljus och jord som behov hos växter. Ovanligt att nämna att växter behöver föda. Ovanligt att nämna vatten och jord som källor till materia för växten, snarare nämns dessa enbart som nödvändiga för växande. Fotosyntes En undersökning (Christidou & Hatzinikita, 2006) har genomförts med förskolebarn (4,5-6,5 år gamla) för att få veta vilka förklaringar de ger till hur plantor växer. Barnen fick frågor om vad en planta behöver för att växa och vad den får det ifrån samt hur detta kan få plantan att växa. Här ges exempel på hur barnen svarar och hur forskarna bedömer deras svar. Ett av barnen (A) använder endast naturalistiska förklaringar (endast av materiell natur). I: Vad behöver plantan för att växa? A: Vatten I: Varifrån får den vatten? A: Min mamma häller vatten i en kanna och vattnar den. Rötterna suger upp vattnet och så blir den större och större. Ett annat barn (B) använder en icke- naturalistisk, animistisk förklaring, där växter ges djurliknande eller människoliknande egenskaper (antropomorfism). I följande utdrag kan växten både tala och sova. I: Vad tror du en planta behöver för att växa? B: Den behöver tas om hand I: Vad menar du med att tas om hand? B: Vi ska sätta den i vår trädgård och sitta och tala med den I: Talar du(ni) med dina(era) plantor? B: Ja, jag säger hej, hur mår du och den säger till mig hej, hur mår du. I: Hur talar plantan till dig? B: Den kan tala för den har en mun. I: Var är den? Kan du visa mig? B: Där nere (pekar under jorden) och den är stängd nu för den sover. 13

15 Ett tredje barn (C) använder både naturalistiska och icke-naturalistiska förklaringar. Då talar vi om syntetiska förklaringar. Om de innehåller ett syfte eller någon övernaturlig kraft (Gud eller Gudsliknande) beskrivs förklaringarna som metafysiska: I: Vad behöver en planta för att växa? C: Vatten. I: Och hur växer plantan med vatten? C: Gud gör det. Gud vattnar från himlen när det regnar för att den skall växa. En naturalistisk förklaring kan innehålla en agent. Barn A ovan talar om sin mamma som blir en indirekt agent, med vars hjälp plantan kan växa. Men vattnet är den direkta agenten som gör att plantan växer. A använder både en direkt och en indirekt agent. De sammanlagt 34 olika förklaringarna som barnen gav till varför en planta växer innehöll faktorerna vatten, en människa, plantan själv (eller dess rötter), jord och annat (sol, gödning, regn, vitaminer, eller Gud.), där vatten var den vanligaste förklaringen. De syntetiska förklaringarna dominerade bland barnen i studien. De icke-naturalistiska förklaringarna var få. Dessa små barn var alltså mycket bra på att föra fram naturalistiska förklaringar, troligen beroende på att de är väl förtrogna med plantor och vattning. Undervisningen bör enligt Christidou och Hatzinikita (2006) ta vara på detta kunnande som barnen har och möta dem där de är. Insekter I en studie (Shepardson, 2002) har man undersökt barns (från förskolan och upp till 12- årsåldern) förståelse av insekter. Barn upptäcker lätt de små insekterna och vill veta vad de äter, var de bor, hur de växer och utvecklas. Barnen ombads rita något som de tycker är en insekt och fick sedan förklara sina teckningar. De fick frågan om de sett en sådan insekt tidigare och var och fick sedan försöka formulera en gemensam regel för vad som är gemensamt för insekter. Syftet med studien var att se hur barnen utvecklar sin kunskap om insekter med åren. Den vanligaste organismen som ritades av förskolebarn var spindeln tätt följd av skalbagge. De ritade också myror, fjärilar och tusenfotingar. De ritade sina figurer små, baggliknande, med ben, ofta många ben, antenner och ibland med vingar. Inte förrän de var 12 år ritade de sådana fysiska detaljer hos insekten som tre kroppsdelar och sex ben. De minsta förskolebarnen såg insekter som direkt otrevliga för människan (biter, sticker), medan de äldre också såg deras nackdelar för bonden och trädgårdsmästaren (äter växter, blommor och löv). De benämnde såväl daggmask, spindel som tusenfoting, myra, fluga, skräddare, gräshoppa, trollslända, skalbagge, bladlus och fjärilslarv för insekt. De lät storlek avgöra om det var en insekt eller inte. De konsekvenser Shephardson (ibid) vill se av sin studie är att man i undervisningen låter barn möta alla möjliga småkryp, och beskriva dem. Möten med större tropiska insekter skulle utmana föreställningen att insekter måste vara små. Barn bör enligt henne också få studera insekter i sin naturliga miljö, så att de får se att de lever under många olika betingelser. Barnen bör också få följa olika insekters metamorfoser från larver till fullbildade och på det sättet se vad som är gemensamt för insekter. En larv är en insekt i ett visst stadium men en daggmask genomgår aldrig dessa stadier. Shephardson (ibid) framhåller att barnen även bör få resonera om insekters skyddsfärger eller varningsfärger och om hur de kan skyddas av ett hårt skelett eller av hur de luktar eller smakar. Hon menar också att det vore bra om barnen finge stifta bekantskap med insekters olika sociala liv (svärmning och samhällsbyggen). 14

16 3.3 Kroppen Andersson (2000) har i sin forskningsöversikt beskrivit hur små barn (4-5 år) på frågan vad som händer med födan efter att man svalt den, svarar utan att ha någon idé om att det finns inre organ som kan ta emot, behålla och vidaretransportera ämnen. Men barn i 7-9 årsåldern kan uppfatta inre organ som aktiva agenter för förflyttning av ämnen. Senare tillkommer idéer om att ämnen kan omvandlas och föras vidare ut i kroppen. T ex säger ett barn: Då man äter går det till magen och blir mosat. Sen blir det vätska, sen blod, och det går till armar och ben (s 86). Carey (1985) rapporterar liknande resultat, att de minsta barnen nämner att det finns mat och blod i kroppen och några vet att det finns ben. Om hjärta och blodomlopp vet de flesta små barn ( - 9år) att hjärtat finns och sitter i bröstet. De associerar emellertid hjärta till psykologiska eller sociala fenomen: It s so you can love, It makes you do the things you should (s 46). Några nämner att hjärtat är viktigt för att man skall kunna leva och en hel del nämner blod i samband med hjärtat: It makes blood. Många barn i 7-9 årsåldern vet om att blod cirkulerar och en del vet också blodets relation till andningen. När det gäller lungorna känner de flesta barn under 7 år inte till dessa (Carey, 1985). Barnen vet emellertid att man behöver luft för att leva. Barn under 9 år vet inte vad som händer med luften när man andats in den. Vissa tror att luften stannar kvar i huvudet. Treåringar kan inte föreställa sig att det finns en hjärna inuti huvudet. Vid 4-5 års ålder vet barnen att en människa har en hjärna i huvudet, men att en docka har det inte. Man tänker med hjärnan och man drömmer och kan sitt ABC på grund av den. Men barnen förnekar att man behöver hjärnan för att nicka, berätta en historia, göra en grimas, vicka sin tå eller plocka upp ett glas. 5-åringar tror inte att hjärnan är nödvändig för att gå, ta i något sparka boll eller för ofrivilliga rörelser som att hosta, blinka eller sova. Med ökad ålder inser barnen att hjärnan behövs till många aktiviteter. Man måste tänka för röra sig och göra saker, t ex för att gå. Sjukdomar Kalish (1996) har undersökt förskolebarns uppfattningar om sjukdomar genom att intervjua ett femtiotal barn i åldrarna 4 till 5 år. Han ville undersöka huruvida barn liksom vuxna använder sig av orsaker till sjukdomssymptom när de avgör vad som utgör sjukdomar. Tidigare undersökningar har enligt honom gjort gällande att barn har en mycket enkel syn på sjukdom; de förstår inte varifrån symptomen kommer och att orsakerna handlar om magi eller rättvisa, de anser att alla sjukdomar har samma orsak eller att alla sjukdomar är smittsamma). Denna syn har utmanats i senare undersökningar som för fram att barn vet mer om sjukdomsorsaker än man tidigare trott. Kalish (ibid.) sammanfattar utifrån sin läsning av tidigare undersökningar (exempelvis Carey, 1985) tre uppfattningar som barn kan ha om sjukdom, de två första beskrivande och den tredje förklarande: En enkel beskrivande definition där vissa observerbara symptom är direkt kopplade till sjukdomen ( har man feber är man sjuk ) En komplex beskrivning där ett flertal olika symptom kan kopplas till olika sjukdomar och även ha uppfattningar om vissa orsaker ( alla sjukdomar kräver inte medicinering ) En teoribaserad förklaring som innefattar orsaker och relationer mellan dessa i termer av hur och varför de är relaterade till varandra. De frågeställningar som Kalish ville besvara genom sin undersökning var följande: Uppfattar barnen att vissa symptom alltid är kopplade till sjukdom? (feber, ont ) Vilka konsekvenser anser barnen att sjukdomar får? (feber, medicinintag ) 15

17 Kan barnen särskilja symptom och orsaker genom att hålla det ena konstant och variera det andra? För att få svar på sina frågeställningar presenterades korta berättelser för varje barn tillsammans med färgbilder på barn med karaktäristiska symptom. Ordningen på de olika berättelserna var slumpmässigt vald liksom frågorna som ställdes med undantag för den första som alltid var om barnet i fråga var sjukt eller inte. Svaren som gavs var ja/nej. Här följer några exempel på de korta berättelserna, som även innehöll kontroller: Jimmy sprang omkring på lekplatsen då han snubblade. Han snubblade och slog i huvudet. Jimmy hade huvudvärk. Hans näsa är alldeles röd och gör ont. Hans lärare sände hem honom tidigt. Jimmy fick stanna hemma och gå och lägga sig. Alice åt en kaka som hade ramlat i soporna. Larry drack av en het soppa. Han visste inte att soppan var het och han drack litet kokande soppa. Larry rökte en cigarett. Det var en sten i Karens smörgås. Karens tand gick sönder när hon bet på stenen. Susie hade lekt med en kompis som var sjuk. Judy föll i bassängen. Hon var under vattnet en lång stund tills någon drog upp henne. Judy åt litet soppa. Rick lekte med eluttaget. Han fick en stöt. Mark hade röda utslag i hela ansiktet och på händerna. Han hud kliade men hans mamma sade att han inte skulle riva.. Marka fick stanna inne och fick inte leka med sina vänner. Timmys torn av byggklossar ramlade ner. Han blev ledsen. Nu måste han bygga upp det från början. Beth färglade i sin målarbok. Hon började känna sig hungrig. Jimmy fick bakterier i magen. Bakterierna gjorde hans mage alldeles röd inuti. Nu är hans mage alldeles öm och han kan inte äta någonting. Larry fick in några bakterier i blodet. Bakterierna gjorde hans blod extra tjockt. Han känner sig verkligen stark. Nu kan han springa och springa utan att bli trött. De frågor som ställdes till var och en av de korta berättelserna var: 1. Är barnet sjukt eller inte? (alltid den första frågan) 2. Skulle du kunna få samma sak (sjukdom) genom att leka med barnet? 3. Behöver barnet medicin från en doktor? 4. Har barnet feber? 5. Kommer barnet att blir bättre snart? Resultaten av undersökningen redovisas under frågeställningarna: Uppfattar barnen att vissa symptom alltid är kopplade till sjukdom? (feber, ont ) Ja, barnen gör skillnad på orsakerna till symptomet. I de fall där orsaken inte anges bedöms symptomet vara kopplat till sjukdom men när orsaken anges gör barnen i större grad skillnad mellan sjukdom och exempelvis skada. Vilka konsekvenser anser barnen att sjukdomar får? (feber, medicinintag ) I nästan alla fall menade barnen att de som de bedömde som sjuka hade feber och behövde medicin. När det gällde smitta bedömdes ca hälften av de som var sjuka som smittsamma och bara de som bedömdes sjuka. Deras bedömningar om smitta berodde också på hur personen blivit sjuk. Enligt barnen var de som själva blivit smittade som kunde smitta andra. 16

18 Kan barnen särskilja symptom och orsaker genom att hålla det ena konstant och variera det andra? Ja, barnen bedömde de som infekterats av bakterier som sjuka i större utsträckning om de hade negativa symptom. De baserad alltså sin bedömning av sjukdom både på symptom och orsaker till dessa symptom. Dessa resultat indikerar att barn har en sammanhängande teori om sjukdomar som de använder för att förklara i olika situationer och på så vis finns det likheter mellan barns och vuxnas uppfattningar om sjukdom. 3.4 Ljud, hörsel och hälsa Det finns olika föreställningar om ljudets uppkomst. En del förskolebarn och barn i de tidigare skolåren fokuserar på själva egenskaperna hos det föremål som ger upphov till ljudet, t ex att föremålet är av plast, att det är tunt eller spänt (West, 2007). Andra fokuserar den påverkan som krävs för att ljud skall skapas. Det är barnet som gör ljudet (t ex jag slår på trumman och då blir det ljud.) Det finns också barn som talar om vibrationer, om att något måste darra, svänga för att ljud skall uppstå. Små barn tänker inte så ofta på att ljud överförs. Men när de gör det tänker de sig en fri väg längs vilken ljudet rör sig. De tänker att ljudet stoppas av föremål som är i vägen och inte att det kan gå genom dessa föremål. Yngre barn har sällan någon idé om vad luft är och att det är något materiellt, vilket är avgörande för att ljud skall överföras, utan att ljud rör sig när inget är i vägen. Ju tätare medium desto svårare anser de ljudöverföringen vara. Vanliga uppfattningar om ljudets överföring genom fasta material är att ljudet läcker ut genom öppningar i materialet. När det gäller ljudets hastighet är det ganska vanligt att barn tror att den beror på ljudvolymen, dvs ju starkare ljud desto fortare går det. Barn använder ordet eko med olika innebörder. Det kan betyda repetera, ljud i allmänhet, ljudöverföring eller resonans, t ex det blir eko inuti gitarren när man slår på strängen. Vissa barn som tänker att ljudet rör sig kan tala om att det kan studsa mot en vägg. Många förskolebarn tror att man hör för att man lyssnar. De vet inte hur de hör utan bara att ljud kommer in genom örat och då hörs det. Ett fåtal talar om att det går till hjärnan och att hjärnan talar om vad det är för ljud. Några elever i de tidiga skolåren vet att de har en trumhinna och enstaka vet att denna vibrerar. Många elever tror att de klarar sin hörselhälsa bara det inte gör ont i örat av starka ljud (West, 2007). 3.5 Materia Föremål och material Krnel, Watson & Glazar (1998) har gjort en undersökning av barns uppfattningar av föremål och material som refereras i detta avsnitt. Det är inte alltid lätt för barnen att skilja på föremål och material. Ett föremåls karaktäristiska egenskaper är yttre, medan material bestäms av inre egenskaper. Ett föremåls egenskaper ändras när man bryter och tar bort en bit av det. Materialet förblir detsamma. De inre egenskaperna täthet, hårdhet, temperatur, kemisk reaktionsförmåga, ledningsförmåga, fas etc. förblir desamma. Det finns enligt Krnel et al tecken på att barnen formar begreppet föremål redan när de är några månader, främst genom att undersöka materialets egenskaper. De observerar, 17

19 smakar, luktar, vidrör, knådar och erfar så färg, smak, lukt, struktur och hårdhet. Små barn lär sig urskilja färger före former. Tvååringar sorterar spontant föremål t ex efter form. Genom att sätta koppar av olika storlek i varandra lär de sig om storlek. När barnen definierat begreppet föremål, så inriktar de sig först på dessas funktion. De undrar vad går det att göra med ett föremål. Då dominerar de yttre egenskaperna. En träkloss förstås först som en kloss (föremål), sedan som gjord av trä (material). Sedan lär sig barn att räkna föremål. Distinkta, fasta föremål går bra att räkna. Material ses däremot som kontinuerlig materia och kan inte räknas. Men material kan formas till ett föremål och då räknas. Barnen lär sig skillnad på frågorna Hur mycket? och Hur många? Hurmycket-frågan kopplar de till det som inte går att räkna, medan Hur-många-frågan till det som går att räkna. Språket hjälper barnen här att skilja på föremål och material. När barnen är i 6- årsåldern kan de enligt Krnel et al i allmänhet skilja på föremål och material. Barn brukar sortera föremål efter det material de är gjorda av (inre egenskaper), efter deras funktion (yttre egenskaper), efter var de finns eller efter perception (mjuk, hård, styv, vätska, spröd, tunn, tung, jämn, glänsande, formbar, våt, kan producera ljud, som mest är inre egenskaper) eller efter vem de är tillverkade av (människor). Ytterligare en svårighet de har är att skilja materiella föremål från icke-materiella (skugga). Material i puderform identifieras inte alltid med det material det pulvriserats av, t ex järnfilspån med en järnspik. På frågan om det är möjligt att tillverka stålull av en bit stål svarade i en undersökning nästan hälften av barnen (5-11 år) nej. Det verkar vara lätt för barn att identifiera metaller med ledning av dess styrka, hårdhet, tyngd och lyster (Krnel et al, 1998). Flyta eller sjunka Pramling och Pramling Samuelsson (2001) genomförde ett flyta-sjunka-experiment med en 3- åring. Deras analys visade att barnet hade en förklaring till att föremålen sjönk eller flöt som grundande sig på en egenskap hos föremålet - om det hade hål i sig eller inte. Författarna menar att barn spontant söker efter förklaringar och att detta kan och bör användas i lärandesituationer. Genom att låta barn delta i sociala aktiviteter där de får pröva sina förklaringar menar Pramling och Pramling Samuelsson att barnen gradvis kan utveckla begreppsförståelse. De menar att när läraren gör barnet medvetet om begreppen så är det första steget mot att lära ett nytt språk, naturvetenskapens språk. Fast och flytande Barn klassificerar materia genom att ta i och bryta den. Enligt Krnel et al (1998) är det svårt för dem att sortera in puder som fast materia, medan salt och socker går lättare. Men eftersom man kan hälla puder så liknar den en vätska. Is är också svårt eftersom den kan smälta till vatten. Viktiga egenskaper hos ett fast ämne är för barnen att det är hårt och tungt och stelt (fast). De flesta barn i 12-årsåldern brukar inte kunna konservera vikten vid fasförändringar mellan vätska och fast form. De menar att vikten ökar då något stelnar och minskar när det smälter. Fasta ämnen håller ihop (stick together) mer än vatten, menar många barn. Därför är de tyngre än vatten. Smält stearin är lättare än fast och det förklarar att vikten på ett ljus minskar allteftersom det smälter. (13-åringar). Att vikten förblir densamma om ett föremål omformas eller övergår i annan fas, är något 5-åringar inte kan förstå. De ser ofta vikt som en kraft som pressar nedåt och det är bara tunga saker som har vikt. Lättare föremål har ingen vikt. (Krnel et al, 1998) Vikt sammanblandas enligt Krnel et al (ibid) ofta med densitet. Många barn (7-9 år) anser att ett föremål flyter, därför att de är lätta och sjunker för att de är tunga. En del talar om att det 18

20 finns luft inuti eller för att materialet inte är så tätt. En del menar att föremål flyter för att de är lättare i förhållande till sin storlek. Andra säger att föremålet är lättare än vatten, och de relaterar alltså till vätskan. Andersson (2000:213) refererar en israelisk undersökning (Stavy & Stachel, 1985) där 200 elever i åldern 5-12 år intervjuats om fast och flytande tillstånd. Eleverna fick bl.a. uppgiften att sortera 30 föremål i grupperna fast och flytande. Eleverna fick också göra en tredje grupp om de ville, kallad varken fast eller flytande. Föremålen var av fem typer: stela föremål, mjuka och/eller böjbara föremål, pulver, lättflytande vätskor och trögflytande vätskor. Nästan alla elever sorterade de lättflytande vätskorna rätt och från och med sju års ålder även de trögflytande. De förklarade sin sortering med kommentarer som de är våta, de är som vatten och de går att hälla. Stela föremål vållade heller inga bekymmer från sexårsåldern, men de mjuka och/eller böjbara föremålen sorterades rätt bara av hälften av 12-åringarna. Allra svårast var pulver som placerades till cirka 60% i gruppen varken fast eller flytande. Ju större kornstorlek desto troligare var det att eleven betraktade ämnet som fast. Barn lär sig snabbt ordet vätska och identifierar det med något som rinner. En del talar om att vätskor är våta. Om vätskorna rinner långsamt (har hög viskositet) är de svårare att identifiera som vätskor. Men vätskor är lättare att identifiera än fasta ämnen. (Krnel et al, 1998) Ett försök att utveckla små barns materiabegrepp beskrivs av Krnel, Glazar och Watson (2003). Åttiofyra barn mellan 3 och 13 år ombads sortera fyra uppsättningar av föremål och material och i intervjuer förklara hur de gjort. De yngre barnen tenderade att använda en blandning av inre och yttre egenskaper hos föremålen och inre egenskaper hos materialen. De äldre barnen (över 9 år) tenderade att använda inre egenskaper hela tiden. Inre egenskaper är ju sådana som inte förändras om ett föremåls form ändras. De hör till materialet. Man använde uppsättningar av föremål, gjorda av olika material, olika former, storlekar och tillstånd (fast, flytande). Man fann att barnen successivt lärde sig skilja på inre och yttre egenskaper och alltså på föremål och material. Genom att barnen fick observera och laborera med föremål och material har de alltså utvecklat sina begrepp om materia. Men det var viktigt att läraren hjälpte dem med att sätta namn på egenskaper, föremål och material. Bara genom att också kunna uttrycka sig får barnen möjligheter att reflektera över sitt eget lärande. Vissa aktiviteter betonar de inre egenskaperna för barnen och det sker om man t ex väljer material som t ex sand, stenar och vatten för barnen att leka med. Speciella aktiviteter som att krossa, dela, mala, riva etc ger barn möjligheter att fokusera på materialen som föremålen är gjorda av. De yttre egenskaperna ändras medan de inre inte gör det. Liknande övningar leder också till att barnen konserverar, dvs förstår att materia inte bara kan försvinna. Om syftet med en aktivitet är att barnen lär sig skilja på inre och yttre egenskaper, så är det viktigt att uppsättningar består av olika föremål av samma material. Det visar sig att barn finner det svårare att sortera in pulver som samma material än större bitar. När barnen har sorterat är det viktigt att de får förklara varför de sorterat som de gjort, så att de får uttrycka det. Barnen kan också uppmanas att sortera i större grupper än de gjort. Då måste de tänka på vad som är gemensamt för flera smågrupper och de kan få en överordnad grupp. T ex hårda fasta material, mjuka fasta material och pulver kan samlas i en stor grupp kallad fasta material. Gaser Piaget (1930, 1974) har intresserat sig för barns begrepp om luft. I sina tidigare studier visade han att dåtidens barn i 6-8-årsåldern inte hade något begrepp överhuvudtaget om stillastående luft. För barnet existerar bara luft när den är i märkbar rörelse. 19