Lärares strategier att undervisa i evolution

UPPSALA UNIVERSITET 2010-10-29 Institutionen för didaktik Utbildningsvetenskaplig teori och metod, 7,5 hp Kurs-PM Lärares strategier att undervisa i evolution En intervjuundersökning med gymnasielärare

Innehåll Inledning... 3 Evolutionsteori... 3 Didaktiska utmaningar... 3 Problemformulering... 4 Syfte och frågeställningar... 4 Relevant litteratur... 4 Design och datainsamling... 5 Urval... 5 Genomförande... 5 Analys... 6 Empiriskt exempel... 6 Forskningsetiska reflektioner... 8 Referenslista... 8

Inledning Evolutionsteori Hur kan vi förklara hur giraffen fick sin långa hals och hur bakterier kan bli resistenta mot antibiotika? Vetenskapligt förklaras sådana fenomen med evolutionsteorin som introducerades av Charles Darwin i mitten av 1800-talet (Darwin 1859). Grundtanken är att de som är bäst anpassade överlever och kan föröka sig. Med kunskaper om hur egenskaper nedärvs (Mendels upptäckt) blir evolutionsteorin komplett (Andersson 2008, s. 209). Evolutionsteorin bygger på tre premisser. 1) i en population är inte alla individer likadana (variation), 2) alla individer överlever inte/får inte chansen att föröka sig, 3) egenskaper ärvs till nästa generation. Den andra premissen innebär (oftast 1 ) att det är vissa speciella egenskaper som ger högre chans att överleva/föröka sig (naturligt urval eller könsurval). Om alla premisser är sanna får vi en förändring i egenskaper hos populationen över tiden, det vill säga evolution. Vi testar om premisserna stämmer för bakterieexemplet: 1) det finns variation i antibiotikaresistens inom populationen, 2) alla bakterieceller överlever inte och bakterier med hög resistens mot en viss sorts antibiotika har större chans att överleva när denna antibiotika finns i miljön, och 3) antibiotikaresistensen är genetiskt betingad och ärvs till nästa generation. Alla premisser är rimligen sanna i detta exempel och vi får en förändring av resistensen hos populationen i nästa generation, d.v.s. evolution. För att förstå evolutionsteorin är det alltså bra om vi fårstår hur vetenskapliga teorier är uppbyggda (se t.ex. Molander 1988) Didaktiska utmaningar När en population förändras efter hur miljön ser ut säger vi att populationen anpassar sig efter miljön. Det är vanligt att elever i början på gymnasiet föreställer sig att evolution är när individerna anpassar sig till omgivningen under sin livstid (Wallin 2004, Eriksson m.fl. 2006). Den vetenskapliga definitionen av orden anpassa och anpassning stämmer inte överens med den vardagliga betydelsen (Andersson 2008, s. 218). Vardagligt kan vi till exempel tala om att en människa kan anpassa sig efter omgivningen t.ex. genom att byta till en modern frisyr när modet förändras. Inom evolutionsteorin menas inte att individerna anpassar sig inom sin livstid, utan att de individer som är bäst anpassade överlever och sprider sina anlag vidare. Om vardagliga föreställningar om begrepp finns kvar kan hela evolutionsteorin missförstås (Wallin 2004; Andersson 2008). En annan vanlig missuppfattning är att evolutionsteorin bara är en teori. En teori är i vardagligt tal något som inte är säkert och kan ifrågasättas (Chuang 2003). Det stämmer att vetenskapliga teorier är hypotetiska till sin natur, men de är ofta väl underbyggda (Andersson 2008; Molander 2008). Enligt kursplanen för Biologi A ska eleverna ha kunskap om naturvetenskapliga teorier rörande livets uppkomst och utveckling (Skolverket 2008). Hur eleverna ska uppnå denna kunskap är upp till skolorna och lärarna med nuvarande styrdokument. Det är dock klart att det är de naturvetenskapliga teorierna som ska undervisas. Där kan det komma en konflikt med elever som har en skapelsetro och som är ovilliga att undervisas om evolutionen (Kornhall XXXX). 1 Evolution kräver egentligen inte att någon specifik egenskap är kopplad till överlevnad och/eller fortplantning. Det räcker med ett slumpartat urval s.k. genetisk drift som också ger förändringar till nästa generation. Störst effekt av genetisk drift sker om populationen är liten (Endler 1986).

Betingelser för att kunna tillgodogöra sig evolutionsundervisningen kan delas in i allmänna aspekter (aspekter som är giltiga även utanför det naturvetenskapliga området), aspekter som gäller naturvetenskapens karaktär och innehållsspecifika aspekter (Andersson 2008, s. 22-25). Till allmänna aspekter hör t.ex. att läraren ser sig som en representant för den vetenskapliga kulturen och introducerar begrepp och förklaringar som är vetenskapliga och en medvetenhet om vardagsföreställningar. Till allmänna aspekter hör också att eleverna tillåts att tillämpa undervisningsinnehållet och lösa problem, d.v.s. att undervisningsmetoden varieras så att elever får chansen att tänka och formulera sig själva. Aspekter som gäller naturvetenskapens karaktär är till exempel klargörandet av vad en vetenskaplig teori är. Innehållsspecifika aspekter är främst hur begreppen och fenomenen kan uppfattas och förklaras. Till exempel har en del elever svårt att acceptera att slumpen skulle ha spelat roll för evolutionen av livets mångfald. Detta blir lättare att acceptera om två delprocesser av evolutionen hålls isär, naturligt urval och mutationer (uppkomst av ny variation) (Wallin 2004). Det är bara den senare av dessa två processer som är slumpmässig. För att lyckas med evolutionsundervisningen måste läraren vara medveten om aspekter på dessa olika nivåer. Problemformulering Evolutionsundervisningen kan vara en utmaning för läraren eftersom 1) många elever inte har förstått vad en naturvetenskaplig teori är, 2) vardagliga uppfattningar/användningar av begrepp inte stämmer överens med den vetenskapliga användningen, och 3) det kan finnas ett motstånd mot teorin för vissa elever som har en skapelsetro. Detta gör evolutionsundervisningen till ett intressant forkningsområde. Syfte och frågeställningar Syftet med detta arbete är att få en bild av hur gymnasielärare lägger upp undervisningen i evolution. Specifikt vill jag undersöka vilka strategier lärare har när de undervisar i moment om evolution på kursen Biologi A. Jag vill undersöka om det finns kopplingar mellan strategier och lärarnas erfarenheter av evolutionsundervisning, kunskaper om evolution och vetenskapssyn och vilka medvetna motiv lärarna har när de väljer strategier. Relevant litteratur En del litteratur som jag har som utgångspunkt har producerats av några forskare vid Göteborgs universitet. Ann Zetterbergs (2003) doktorsavhandling handlar om no/biologilärares ämneskompetens i evolutionsbiologi och bygger på en intervjuundersökning av NO-lärare i grundskolan. Hennes avhandling ger mycket information både om hur det ser ut med evolutionsundervisningen på grundskolans senare år och ger även metodtips när det gäller intervjuundersökningar. Anita Wallin (2004) har med sin doktorsavhandling undersökt hur lärarens metodval påverkar vad elever som läser Biologi A på gymnasiet lär sig om evolution. Hon utvecklar en ämnesdidaktisk teori som bland annat ger förslag på hur lärare kan gå till väga för att undvika kända missförstånd och för att evolutionsteorin ska bli mer tillämpbar. Björn Andersson har sammanfattat deras och andras resultat om evolutionsundervisning i ett kapitel i sin bok Att förstå skolans naturvetenskap. Forskning och nya idéer (2008). Där finns också allmänna tips om undervisning i naturvetenskapliga ämnen, t.ex. om hypotesprövning. Detta är den huvudsakliga inhemska litteraturen som jag har funnit vara central. Sedan finns anglosaxisk litteratur som är relevant, t.ex. vetenskapliga artiklar i tidskriften The American Biology Teacher.

Design och datainsamling För att ta reda på vilka strategier lärare väljer när de undervisar om evolution planerar jag att intervjua 8-10 gymnasielärare i Mellansverige. Det är en form av respondentundersökning (se Esaiasson m.fl. 2007, s. 284), eftersom jag intresserar mig för vad lärarna själva säger om sina egna strategier, t.ex. hur de motiverar sina didaktiska val. Alternativa metoder är t.ex. observationer och enkäter. Jag bedömer dock att det skulle vara svårare att samla in data med hjälp av observationer eftersom jag då måste hitta ett representativt urval av lärare som just under denna period undervisar om evolution på kuren Biologi A och kan tänkas låta mig vara observatör i klassrummet. Dessutom är det svårt att få fram lärarnas motiv till sina didaktiska val om jag inte på något sätt frågar dem. Observationer ger alltså svar på något andra forskningsfrågor men är en bra idé att använda för att se efter om det är som lärarna säger i verkligheten. Intervjuerna kommer eventuellt att kombineras med en enkät som kan gå ut till många fler om jag bedömer att mer information behövs för att få klarhet i forskningsfrågorna. En intervjuundersökning kan ge den information som behövs för att kunna skapa en bra enkät, och om urvalet har skett på rätt sätt, en möjlighet att testa samband statistiskt (Esaiasson m.fl. 2007, s 286 ff). Samtalsintervjuerna kommer att följa Ann Zetterbergs (2003) upplägg, men till skillnad från Zetterberg så koncentrerar jag mig på gymnasieskolan. Urval Syftet är att få fram hur utfallsrummet ser ut. Därför har jag valt att fråga lärare av olika kön, utbildning, et.c. för att få så stor bredd som möjligt. Jag tror dock att det kan ta några år innan en lärare gör didaktiska val på grundval av egna erfarenheter, därför tänker jag undvika att intervjua helt nyexaminerade lärare (se Zetterberg 2003, s. 80). Hittills har jag letat upp ett tjugotal lärare som undervisar eller har undervisat kursen Biologi A och har minst tre års erfarenhet av att arbeta som biologilärare i gymnasiet. Jag har tillfrågat några av dem per e- post. Den information som jag har gett respondenterna i förväg är något om studiens syfte och inriktningen på några av intervjufrågorna, men jag har inte gett frågorna i förväg (se bilaga 1 för brev till respondenterna). Genomförande Zettarbergs (2003) intervjuguide har varit utgångspunkten när jag utarbetade min intervjuguide (se bilaga 2) eftersom våra forskningsfrågor liknar varandra. Jag har emellertid förutom att koppla lärarnas strategier till deras utbildning och kunskaper om evolution även försökt ta reda på mer om deras vetenskapssyn. Jag har även t.ex. fråga om vad läraren anser om evolutionsteorins status jämfört med andra naturvetenskapliga teorier. I intervjuguiden finns några följdfrågor med, men jag kommer att, beroende på hur respondenten svarar, ställa följdfrågor av karaktären Kan du utveckla vad du menar med?, Vad tänkte du när det hände? och Kan du ge exempel på när, enligt råden från Esaiasson (2007, s.298-299). Jag undviker att ställa varför-frågor eftersom det kan kännas som ett förhör (Trost 2005) Intervjuguiden har modifierats något efter den första intervjun (se nedan) och kommer förmodligen att modifieras ytterligare efter hand, när jag har gjort några fler intervjuer. Intervjuerna kommer att registreras med ljudupptagning (om respondenten tillåter) och sedan transkriberas ord för ord.

Analys En innehållslig analys kommer att göras av intervjuerna för att kunna se generella mönster (se Esaiasson 2007, s. 306). När jag har gjort fler intervjuer kommer jag att kategorisera respondenternas bakgrund, t.ex. hur mycket biologi de har i sin högskoleutbildning, vetenskapssynen och hur de gör sina didaktiska val. Dels för att undersöka hur utfallsrummet ser ut under de olika kategorierna och för att se om det finns kopplingar mellan t.ex. didaktiska val och utbildning. Exakt vilka kategorierna är kan man vanligtvis inte säga i förväg. Materialet styr detta. Att använda sig av idealtyper är en möjlig väg. Då skapas kategorier som inte får vara överlappande och tillsammans måste täcka hela materialet. En respondent kan dock tillåtas tillhöra mer än en idealtyp i vissa fall (Esaiasson 2007, s. 308). Validitet och generaliserbarhet (se Esaiasson 2007, s. 175-180) diskuteras här. Jag är intresserad av att undersöka vad gymnasielärare har för strategier när de undervisar evolution och hur de motiverar sina didaktiska val. Därför har jag valt att intervjua just gymnasielärare som undervisar på kursen Biologi A. Jag är även medveten om begreppsvalidering och försöker att vara tydlig när jag ställer frågor så att missuppfattningar undviks. Intervjuundersökningen bygger på ett fåtal intervjuer som inte är representativa för svenska gymnasielärare i biologi på gymnasiet. Jag har dock försökt hitta respondenter som är olika varandra för att öka utfallsrummet eftersom jag är mest intresserad av möjliga utfall. Men generaliserbarheten blir därmed inte särskilt stor. Empiriskt exempel En intervju genomfördes av en lärare på en skola i Mellansverige. Jag använde intervjuguiden (Tabell 1) som utgångspunkt (förutom de frågor som är markerade med kursiv stil). Intervjun registrerades med hjälp av mikrofonen på en dator och sparades in som en ljudfil. Den transkriberades senare till löpande text. Nedan finns ett referat av innehållet: Lärare A är i 40-45-årsåldern och har ungefär 10 års erfarenhet av att arbeta som biologilärare på gymnasiet. Läraren har undervisat 9-10 ggr på Biologi-A-kursen, ej inberäknat paralleller som har gått samtidigt. A undervisar även i naturkunskap och ibland i kemi (men är inte behörig i kemi). Läraren har läst mycket biologi (fem år) och säger sig behärska evolutionsteorin bra och anser att det är viktigt att undervisa i evolution eftersom livets evolution är början till allt. A:s specialitet är dock cellbiologi. Lärare A har varit på fortbildning om evolutionsundervisning och har även inhämtat kunskaper om evolution på egen hand genom att läsa böcker. A tycker det är viktigt att eleverna lär sig både om livets utveckling och evolutionens processer och blandar ofta in lite systematik i evolutionsundervisningen, t.ex. genom släktträd. Läraren lägger ned ca 7 veckor av 34 på evolutionsavsnittet (ca 20 %), som kommer efter ekologiavsnittet och före genetikavsnittet. Den första lektionen börjar med en inledning om Darwins liv och upptäckt och en brainstorm om evolution. Sedan följer genomgång av evolutionens mekanismer. Läraren blandar förmedlande/förklarande metoder (mer teoretiska) med interaktiva såsom laborationer och diskussioner (se Lindström och Pennlert 2009). Enligt A finns en del saker som är svåra att förstå på evolutionsavsnittet, t.ex. artbegreppet (vad som är en art och varför det ibland kan uppstå hybrider mellan arter när definitionen ingår att de inte ska kunna få fertil avkomma). Mutationer kan också vara svårt att förklara i detalj eftersom eleverna inte har läst genetik ännu, men A nöjer sig med att tala om en förändring i arvanlaget. Det som ofta missuppfattas är begreppet anpassning, där vardagliga föreställningar är vanliga. Anpassning är inte när man tar på sig en jacka för att det är kallt, egenskapen måste ärvas till nästa generation förklarar A. Läraren betonar att det är viktigt att förklara hur begreppen används. A har sällan stött på några problem med undervisningen i evolution, t.ex. att någon elev har haft motstånd mot läran. A anser att evolutionsteorin har hög status, likställd med t.ex. gravitationsteorin, men är ännu viktigare.

Tabell 1. Intervjuguide. Intervjufrågor i kursiv stil har lagts till efter den första intervjun. Kategori Frågor Begrepp Introduktion Syfte och mål kunskap och intresse didaktiska val (hur-frågan) Ålder, kön, utbildning, erfarenhet, examen (antal biologipoäng, ingick evolution) Vilka fler ämnen, undervisar du i? Vilket ämne behärskar du bäst, tycker du? Vilka ämnesområden behärskar du bäst inom biologiämnet? När undervisade du senast på kursen BiA? Hur många gånger (ungefär) har du undervisat på kursen? Tycker du att det viktigt att undervisa i evolution och varför? Vad är det viktigt att eleverna lär sig/förstår? Tycker du att du har goda/tillräckligt goda kunskaper om evolutionsteorin? Hur har du skaffat dig kunskaperna (kurser, fortbildning, läst på egen hand etc) Känner du dig säker på evolutionsteorin när du undervisar? Är det roligt/spännande? Hur var det när du var nyexaminerad (skillnad)? Hur stor andel av tiden lägger du ned på evolutionsteori (evolutionens mekanismer, artbildning etc) inom BiA och vilken ordning tar du upp avsnitten (före efter ekologi, genetik, systematik eller kontinuerligt under kursen)? Hur går du till väga när du ska undervisa i evolution? Vad brukar du ta upp först? Vilka metoder använder du (föreläsningar, diskussioner, laborationer etc.) Vad är svårigheten/vad missuppfattas lätt av eleverna? Brukar eleverna förstå begrepp som variation, naturligt urval, mutationer och anpassning? Hur förklarar du begreppet anpassning? Vad känner eleverna till om vetenskapliga teorier (hypotetiska, väl underbyggda)? Vad är det viktigt att eleverna känner till/kan innan evolutionsundervisningen börjar? Har du någon gång stött på problem? Har du stött på någon elev som har varit motvillig att bli undervisad i evolution? Hur har du löst problemen? Hur ser du på evolutionsteorins status i förhållande till andra naturvetenskapliga teorier som t.ex. gravitationsteorin? Varför är evolutionsteorin viktig/inte så viktig som andra teorier? Bakgrund Ämneskompetens Utveckling Ordning, andel av kursen, metodval kända missuppfattningar viktiga begrepp Kritiska moment Vetenskapssyn

Min tolkning är att lärare A har en positiv syn på evolution ser sig själv som en förmedlare av den naturvetenskapliga kulturen. Läraren reflekterar och utvecklar sin undervisning. Läraren har stött på kända missuppfattningar (t.ex. användningen av ordet anpassning) och är noga med att reda ut begreppen. Jag uppfattar det som att A:s didaktiska val (t.ex. ordningen som stoffet presenteras och val av metod) är medvetna och beror på kunskaper (A har en gedigen utbildning i biologi) och erfarenheter av undervisning (10 år på kursen Biologi A). Jag misstänker att en lärare som inte har studerat så mycket biologi skulle göra andra didaktiska val, liksom lärare med kortare erfarenhet. Utfallsrummet med bara en intervju är inte stort och det går inte att dra slutsatser. Men jag kan använda resultaten för att utveckla intervjuguiden ytterligare (kursiverade frågor i intervjuguiden är tillagda efter den första intervjun, se tabell 1). Jag har till exempel lagt till en fråga om vetenskapssynen för att få mer information om respondentens syn på evolutionsteorin och en fråga specifikt om vad eleverna känner till om vetenskapliga teorier. Forskningsetiska reflektioner Det är viktigt att tänka på forskningsetiska frågor. En person som intervjuas måste informeras om hur intervjun kommer att användas för en vetenskaplig studie och om personerna ska får vara anonyma (Esaiasson 2007, s. 290). I mitt fall kommer jag att låta alla respondenter vara anonyma. Jag kommer att kalla lärarna fingerade namn (lärare A, B, C ) där bakgrunden beskrivs så att den inte kan kopplas till någon viss person eller skola. Eftersom jag är intresserad av att koppla utbildningsnivå (t.ex. antal högskolepoäng i biologi) till vilka strategier läraren väljer så kommer allt intervjumaterial att kodas till dessa fingerade namn så att det går att se vilken bakgrund personen som gjorde ett visst uttalande har. Samtycke för att spela in intervjun kommer jag att be om innan jag börjar och jag kommer även att informera om att de inte behöver svara på alla frågor och att intervjun kan avbrytas när som helst av respondenten. Det skulle även kunna komma upp uppgifter som är känsliga under intervjun även om jag inte särskilt frågar efter dem. Jag tänker särskilt på religionstillhörighet (känslig uppgifter enligt Personuppgiftslagen 1998:204), eftersom det kan dyka upp livsåskådningsfrågor när evolution kommer på tal. Jag kommer att vara särskilt noggrann med sådan information så att den inte kan kopplas till någon fysisk person. Jag kommer heller inte att använda mig av detaljerade sådana uppgifter i min undersökning. Det är inte undersökningens syfte. Referenslista Andersson, Björn (2008). Att förstå skolans naturvetenskap. Forskningsresultat och nya idéer. Lund: Strudentlitteratur. Chuang, H.C. (2003). Teaching Evolution: Attitudes & Strategies of Educators in Utah, The American Biology Teacher, (65)9, 669-674. Darwin, Charles (1859). On the origin of species by means of natural selection, or the preservation of favoured races in the struggle for life. London: John Murray. Endler, J. A. 1986. Natural selection in the wild. Princeton (USA): Princeton Univ. Press. Eriksson, Catarina, Emma Fjellman och Johanna Holgersson (2006). Evolution. En studie av kunskapsnivå och dess koppling till elevers inställning till livets utveckling. Uppsala: Lärarexamensarbete vid Uppsala universitet. Esaiasson, Peter, Mikael Gilljam, Henrik Oscarsson och Lena Wängnerud (2007). Metodpraktikan. Stockholm: Norstedts Juridik. Kornhall, Per (2008). Skapelsekonspirationen: fundamentalisternas angrepp på utvecklingsläran. Stockholm: Leopard.

Lindström, Gunnar och Lars Åke Pennlert (2009). Undervisning i teori och praktik en introduktion i didaktik. Umeå: Fundo förlag Molander, Bengt (1988). Vetenskapsfilosofi. En bok om vetenskapen och den vetenskapande människan. Stockholm: Thales. Skolverket (2010). Kursinformationssystemet för skolan. http://www3.skolverket.se/ki03/front.aspx?sprak=sv&ar=1011&infotyp=5&skolform=21&id=2909&extra Id= Trost, Jan (2005). Kvalitativa intervjuer. Lund: Studentlitteratur. Wallin, Anita (2004). Evolutionsteorin i klassrummet. På väg mot en ämnesdidaktisk teori för undervisning i biologisk evolution. Göteborg: Acta Universitatis Gothoburgensis. Zetterquist, Anne (2003). Ämnesdidaktisk kompetens I evolutionsbiologi. En intervjuundersökning med no/biologilärare. Göteborg: Acta Universitatis Gothoburgensis.

Bilaga 1. Brev till respondenter Jag heter Johanne Maad och går sista terminen på lärarprogrammet på Uppsala universitet och ska precis börja med mitt examensarbete. Syftet med mitt examensarbete är att få en bild av hur lärare på gymnasiet undervisar i evolution. Undersökningen kommer att bygga på intervjuer av lärare som undervisar på kursen Biologi A. Har du arbetat som biologilärare på gymnasiet i minst tre år? Undervisar du/har du undervisat om livets evolution på kursen Biologi A? Kan ställa upp på att bli intervjuad av mig? Information om intervjun: Jag är intresserad av att veta hur du lägger upp undervisningen, vilka begrepp du förklarar och vad elever ibland missuppfattar. Jag kommer även att fråga hur stor del av kusen du ägnar åt livets evolution och vilken ordning du presenterar olika moment. Det vore därför bra om du kunde ha lärobok och översiktliga lektionsplaneringar/kursplanering till hands under intervjun.