Utvecklingen av elevers förståelse av ekologiska processer Gustav Helldén LISMA Sektionen för lärande och miljö Högskolan Kristianstad
Erfarenheter från undervisning på olika stadier Grundskola och gymnasium Lärarutbildning Lärarfortbildning
Longitudinell studie av elevers tankar om ekologiska processer Villkor för liv, växande och nedbrytning i naturen Blommans roll i växtens fortplantning Elevers syn på sitt eget lärande
Årskurser och elever Grundskolan Skolår 2 (9 år): 25 elever (13 flickor och 12 pojkar) Skolår 3 (10 år): 26 elever (15 flickor och 11 pojkar) Skolår 4 (11 år): 29 elever (15 flickor och 14 pojkar) Skolår 5 (12 år): 29 elever (15 flickor och 14 pojkar) Skolår 6 (13 år): 30 elever (15 flickor och 15 pojkar) Skolår 8 (15 år): 30 elever (15 flickor och 15 pojkar) 24 elever gick I samma klass mellan skolår 2 och 8 Gymnasiet Skolår 3 (19/20 år) 28 elever (15 flickor och 13 pojkar)
Om villkor för liv och växande i ett slutet terrarium Hanna 10 år I: Här har jag en plastlåda. Om vi tänker oss nu, att vi ska plantera en växt i den här plastlådan och lägga på locket. B: (Avbryter mig.) Nä, då vissnar den. Den måste ha luft. I: Men vad är där inne i lådan? B: Jo, men det tar snart slut. Om du t ex skulle sätta ett ljus därinne och lägga över det, då skulle ljuset slockna rätt snart, för där inne finns ingen luft. Den går ut sen. I: Var tar luften vägen? B: Den torkar väl ut eller också den som finns där inne då, den suger väl åt sig luft. I: Det var luft. Vad behövs mer för att växten ska trivas där? B: Jord, sol, vatten. Ja, men det får den ju inte. Man kan ju inte hälla. Vatten suger ju blomman upp.
Om villkor för liv och växande i ett slutet terrarium Oscar 10 år I: Vad händer då jag lägger på den här? B: Då så dör luften efter ett tag. I: Luften här? B: Syret eller vad jag ska säga försvinner. I: Jaha, men den luft som den lilla växten använder, var tar den vägen? B: Den förmultnar väl nästan. Den försvinner väck i den andra luften.
Om liv och växande i ett slutet terrarium efter introduktion av vattnets kretslopp Erik 10 år I: Har de fått luft nu? B: Nja, det är som ett vakuum därinne. Luften avdunstar. Sen så går den ner igen, så blir det luft igen, upp och ner, upp och ner. I: Är det luften som avdunstar? B: Luften går upp, avdunstar och blir vatten. Så åker den ner igen. Så är det vatten där på marken. Sen kommer luften upp igen och sen ja... Erik 11 år I: Var kan den luft komma från som de har därinne? B: Ja, den måste väl vara från jorden. Och precis då man satte på locket så blev det ju lite luft. I: Var tror du den luften tar vägen? B: Försvinner väl ner i jorden så det blir mer näring. Sen går den upp igen. Sen går det upp och ner, upp och ner.
Sofia talar om vattnets kretslopp i ett slutet ekosystem Sofia 10 år Vattnet stiger upp genom stjälken på blomman. Det blir dagg på bladen. Blir ånga. Stiger upp och regnar ner. Sofia 11 år Jo, först hällde du på vatten. Sen på morgonen blev det liksom dagg på bladen och sedan när det blir lite varmare i lådan, stiger det upp till taket. Och sedan regnar det ner när där blir för mycket. Sofia 12 år Jo, först så blir det dagg på bladen. Sen stiger det uppåt hit. Sen faller det ner på något där nere. Sofia 15 år Du hade vattnat jorden innan du planterade dem och stängde sedan lådan. Växterna suger vatten. Sedan blir det dagg på växterna som avdunstar. Det stiger upp. Därför blir det kondensation där. Sedan rinner det tillbaka ner i jorden.
Sofia om tidigare erfarenheter av dagg Det handlar väl om min barndom. Man har gått ut i daggen i gräset på morgonen och sånt där. Eftersom jag tydligen fått för mig att vatten är väldigt viktigt för överlevnaden, försöker jag väl sätta in det här med dagg i ett sammanhang hur det kommer sig att de överlever Jag har alltid varit fascinerad utav daggen på växter och sånt på morgonen. Jag tycker det otroligt vackert. Det finns väl inget vackrare än att se ett spindelnät med dagg på."
Tove talar om vattnets kretslopp i ett slutet ekosystem Tove 10 år Man kan ju ha växter i plastpåsar i rummet. Så bildas det vattenånga där, så det går kanske. Vattenånga kommer från fukten i jorden. Det är fuktigt i jorden. Så det går runt där.. Tove 11 år De behöver ljus. Sedan behöver de inte mer fukt än som är därinne. Om den är tät blir det ett kretslopp och det cirkulerar. Tove 13 år Vi andas ut koldioxid och vi andas in syre och växterna andas ut syre till oss. Jag förstår inte men det måste vara ett kretslopp därinne. Tove 15 år I: Om vi tänker oss syre. Var kommer det ifrån där inne? B: Det finns därinne. Syre kommer från växterna. Och de behöver koldioxid som vi andas ut. Det gör djuren också. Kanske finns små djur i jorden som andas lite grand. Vattnet avdunstar och faller sedan ner. Det är liksom ett kretslopp. Det är som en jord i miniatyr.
Tove om erfarenheter av odling i hemmet Ja absolut, mamma hon satte alltid plastpåsar över våra blomkrukor därhemma. Hon satte gummiband om så att de skulle växa fortare. Det var väldigt tidigt, när hon satte plastpåsar på så där, krängde dem över blommorna. Ja, det var nog bara i samband med att jag började i lågstadiet.
Oscar om villkor för växande i ett slutet terrarium OSCAR 10 ÅR EN VÄXT i ett SLUTET TERRARIUM behöver behöver behöver behöver kan inte behöver behöver RÖTTER MASKAR och SMÅ- DJUR för- JORDEN SYRE VÄXA utan LUFT bättrar FÖRSVINNER FÖRMULTNAR BORT in i ANDRA LUFTEN DÖR efter EN STUND
Oscar om villkor för växande i ett slutet terrarium OSCAR 15 ÅR VÄXTER i ett SLUTET TERRARIUM behöver behöver behöver VATTEN SOLLJUS KOL- DIOXID finns i LUFTEN genom genom behöver för för kommer genom KONDENSATION på tas upp från AVDUNSTNING från för att bilda FOTOSYNTESEN för att bilda MÄNNISKOR ANDNINGEN hos hos SMÅDJUR VÄGGARNA JORDEN SOCKER SYRE ger för att ger finns i NÄRING ÖVERLEVA ENERGI
Om nedbrytningen på marken Lövfällningen Oskar 9 år Det får väl inget vatten. Eller så har det inga muskler kvar så att det kan sitta kvar på trädet. Oskar 11 år De orkar inte sitta kvar mer. De måste hoppa av. De har hållit sig kvar hela sommaren. Sen orkar de inte sen på hösten. Sen åker de ner. Oskar 13 år Det är ju på hösten de gör det och de vill ha mycket sol. Kanske, ja trädet orkar inte bära dem mer. De har nog med att fixa näring till sig själva. Så de släpper löven. Oskar 15 år Ja, det är under vintern kan trädet inte ge näring till löven och sig själv, så det tappar löven. De stänger väl av näringstillförseln dit. Sen dör de och trillar ner.
Om nedbrytningen på marken Oskar 9 år B: De har väl åkt under jorden eller något sånt. I: Har de själva åkt ner i jorden, eller? B: När snön kommer så pressas de ner. I: Jaha, men sen då? De försvinner ju nästan helt. Det här är några som jag hittade, men de allra flesta är borta. Vad har hänt med dem? B: De har blåst iväg någonstans upp i ett träd eller upp i himlen eller så har de fastnat i snö som blåst bort. Eller så är det nån mus som tagit dem. I: Du sa att löven pressades ner i jorden. B: Eller så förmultnar de. I: Jaha, hur går det till? B: Att det liksom blir jord.
Om nedbrytningen på marken Morgan 11 år I: Vad tänker du att det händer med löven om hösten, då de hamnar på marken? På våren finns det ju inte så mycket kvar av dem. B: Då kommer maskar och smådjur och sen äter de upp dem. Sen när de bajsar ut det så blir det jord. I: Blir alla löv jord på det viset? B: Nä, en del kan ju bara ligga och ligga och ligga. De bryts ner av naturen. Det är naturen själv som byggt upp dem. I: Kan du säga vad det är för någonting som bryter ner dem? B: Små bakterier. Morgan 13 år I: Så har jag tagit lite material från marken här. Gamla löv som faller ner från träden på hösten. Vad händer med dem? B: Det är ju maskar och gråsuggor och såna små insekter som lever på marken, som äter upp dem. Avföring och sånt blir jord. I: Kan sånt här bli jord på något annat sätt än genom daggmaskar och gråsuggor? B: Ja, i och för sig bryts det ner av jorden ändå, även om det bara får ligga. I. Vad är det i jorden som bryter ner det? B: Fuktighet.
Hanna om nedbrytningen på marken Hanna 9 år Så vissa sjunker ner i geggamojjan då det regnar. De torkar väl ihop på något sätt och sjunker ihopa. Sen då de är riktigt torkade, så räcker det att det regnar en gång till så blir det bara små bitar." Hanna 11 år "Jag tänker att de förmultnar bort. De blir så torra, sen blir... sen så vet du kommer det djur och trampar på dem och så blir de söndriga. Så regnar det och så faller de ner i jorden. Hanna 13 år De torkar ju ut och så kanske det regnar och så blir de mjuka. Så torkar de igen. Sen till sist blir det så börjar djur äta på dem. Sen blir det jord av det. Hanna 15 år Det är väl när det förtorkar. Sen när det regnar, så blandas det ut till gegga. Sen så torkar det och så blir det jord. Eller också djur som kommer och äter det sen. Deras avföring blir väl jord då.
Hanna om tidiga erfarenheter av löv och jord Hanna 15 år Ja, hemma har vi massor med löv på uppfarten. Där står två björkar bakom huset. Där är på hösten och vintern smockfullt med små trasiga löv. Det kommer jag ihåg att jag tänkte att de var gröna, när det var sommar. Om vintern var de alltid små, bruna och frasiga och inte särskilt roliga. Hanna 19 år Man kunde sitta och blanda i sandhinkar. Hade det regnat ute så gick man ut och lekte med det. Man rörde ut växter och sånt med vatten till gegga när man var riktigt liten. Man fick det på händerna. Det var inte alls snyggt. Så torkade och så kunde man dra av det, för det var alldeles hårt. Då reflekterade man inte så mycket över det men nu ser jag beskrivningen som en metafor för hur det skulle bli jord, om jag hällde ut det och det skulle torka lite.
Anders om nedbrytningen på marken Anders 9 år Rätt mycket jord kommer från löven. Äggskal kommer från Jord kommer från kaffesump och sånt där, multnar och så blir det jord. Anders 11 år Man lägger mycket annat i komposten, äggskal och sånt kan man också lägga i komposten och då ligger det och förmultnar på något sätt då. Man låter det ligga och det tar rätt lång tid. Det tar ungefär fyra år för att få riktig och jättefin jord. Ja, de flesta har två komposter och så lägger de över det till den andra. Och det översta, sen så gräver de väck lite av den jorden och lägger ut. Sen lägger de tillbaka de tillbaka det och så förmultnar det. Så blir det så hela tiden. Anders 13 år Jord består väl av mycket av små, små pinnar och grus och annat. Något annat sånt som kan förmultna och kan bli jord är äggskal och sånt som man slänger i kompost. Det blir med jord. Anders 15 år Ja, det blir ju sådana jättesmå bitar. Sen så det ligger på jorden ute i skogen så blandas det med den jorden. Det är som kompost. Där har man ju lite jord i botten och så ligger det här och blir mindre och mindre bitar. Jag tror det är samma med löven att det blandas och sen så blir det mer och mer av det. Jag tror inte riktigt på att det blir bara jord utan jag tror att det blir små, små bitar som blandas med jorden, så att man säger att det blir jord.
Anders om tidiga erfarenheter av nedbrytning Anders 19 år Jag vet var jag fått det där med komposten ifrån. Det kommer från vår granne. Han bodde mitt emot oss. En farbror som bodde mitt emot oss. Han orkade inte så mycket. Jag fick vara där och tyckte det var jätteroligt. Ja, han la äggskal i sin kompost. Jag tror det var första gången jag kom i kontakt med komposten. Han sorterade det som han kunde lägga på komposten. Det hade han i en hink. Den hinken skulle jag gå ut och tömma. Jag kommer mycket väl ihåg att jag stod där och undrade: - Vad gör man med detta? Man tycker det är roligt att få hjälpa till att se att man uträttat någonting. Känna sig stolt att man hjälpt till.
Om planeten Jordens storlek Joel 9 år: Ja, och det blir mer jord och större blir planeten. Oscar 11 år Ja, den blir bredare liksom. Den byggs på utåt. Om några miljoner år så kanske den blir raggig i stället för rund, för det blir så högt att det sticker ut ur jorden Oscar 13 år Den kanske växer med tiden. Det är väl så att jorden är plattast vid polerna. För jorden blir ju inte löv igen. Att jorden blir större kan man knappt se för ögat, men efter några miljoner är det kanske någon meter mer. Morgan 15 år Nej, egentligen byggs växten upp av jorden och det som finns i jorden. Och det är en del som försvinner, men samtidigt som det trillar ner och dör, så blir det ju jord igen, så egentligen borde inte jordlagret ändras. Lisa 15 år Det blir liksom en process. Alltså dels att det förmultnar. Det blir annat, träd, blommor och gräs. Det går liksom runt.
Samtal med 10-åringar om blommans roll framför en äng i början av juni "Ja, för att då... Ja, vad ska man säga. Den blir mer omtyckt, så blir den mer plockad. Det blir hundkäxen. Fast om det bara hade varit blad, så skulle det ju inte vara fint. Så då skulle man ju inte tyckt om den så." "Den tar åt sig mycket ljus och skickar ut det i hela blomman. Skickar först ner det där nere till fröet och skickar sen ut det i alla gångar." "Blomman kan ta energi från solen så att den kan laga mat i lövet." "Ja, till exempel om en humla suger nektar där, så till nästa blomma och suger där. Då tar han lite av den nektarn han får från den första blomman och sätter där." "Så att man känner igen dem. Ja, för om de var giftiga och likadana, så visste man ju inte vilka som var giftiga och inte giftiga." "För att de ska se lite färgglada ut. För det hade blivit lite tragiskt om alla blommor hade varit vita."
Blommans roll som svar på frågan varför blommor har färg Två tredjedelar av eleverna i 11-årsåldern förknippade blommans färg med insekternas pollination och växtens fröspridning men blandade ihop fröspridning och pollination som i följande exempel: Jo, det är så att de vill ju föröka sig och bli fler. Då så måste ett bi eller någon humla eller en sådan insekt komma med pollen från en annan blomma och liksom... för då fastnar det på dens pistill. Så har de såna fina färger för att locka till sig de här bina och getingarna." Andra gav blommorna mänskliga drag: "Så kan de kanske skryta för andra blommor och göra sig snygga och sånt precis som kvinnor pudrar sig och sånt. Har man dem i en trädgård så kanske man vattnar dem extra mycket." Några menade att blommor hade färg för att vara vackra roll hemmet: Jag tror att blommorna har färger för att man ska tycka att de är fina och dem inne. Man har något att brodera bordet med då man har gäster. Så maten på bordet och sen så broderar man bordet med lite färgglada blommor
Blommans roll Betty 13 år I: Vad tänker du, varför har växterna färggranna blommor? B: För att locka till sig bin humlor och getingar. Ja, dem som samlar honung. Ja, för att då tar den och pollinerar. B: Ja, för att då tar den och pollinerar. Ja, då blir det frön och så. I: Hur går pollineringen till? B: Jo, när en humla till exempel kryper och ska ta honungen som finns på botten av en blomma, så fastnar lite pollen som den har däruppe på pistiller tror jag de heter. Sen så när den går över till nästa blomma, så fastnar den där på den stora... jag har glömt vad den heter. Sen vissnar blomman och sen bildas det frön. Näringen går ner i bladen och sen så bildas frön däruppe och... Det blir sådana bollar av maskrosorna.
Blommans roll Linda 13 år I: Här är blommor som jag tagit ute. Alla är kanske inte lika omtyckta som maskrosen där. Varför har växterna blommor med färg? Vad spelar det för roll för växten? B: För att de ska se vackra ut. I: Något annat. B: För att bina kan lockas till dem av deras färger. Så tar den pollen där fram. Så sprids blomman vidare. I: Ja, hur kan den spridas vidare med pollen? B: Därför att bina tappar alltid lite när de åker iväg. När de åker tillbaka till kupan, så tappar de lite och så växer blomman upp på ett annat ställe.
Blommans roll Sven 15 år I: Vilken roll spelar blomman och färgen på blomman för växten? B: För spridning så att det kan bli nya plantor. Där finns ju han- och honceller uppe i blomman. Och sen så att den ser ut som den gör, tror jag är för att locka dit bina och sådana pollenspridare. I: Varför är det viktigt? B: Hancell från en blomma kan inte befrukta en honcell från samma blomma. Den måste spridas mellan blommorna. I: Vad är det för mekanism de använder sig av när de sprider hanceller från en blomma till en annan? Hur funkar det? B: Det finns olika. Det kan vara vinden på en del blommor och sen så bin och insekter på andra. I: Vi brukar ha ett namn på den här processen. B: Pollinering.
Anders tankar om blommans roll 11 år Jag tror att blommorna har färger för att man ska tycka att de är fina och ha dem inne. Man har något att brodera bordet med då man har gäster. Så maten på bordet och sen så broderar man bordet med lite färgglada blommor 13 år Jag tror de har en tanke såsom vi människor, att jag ska se fin ut och jag ska inte... Alltså om man säger ta på sig, som vi människor tar på oss. Vi gör vid håret och sånt, så tror jag att den då liksom har en fin färg för att människor och andra ska tycka att den är fin. Liksom vi tycker att andra människor ska tycka att vi, att jag är fin. Så tror jag att den tycker det. 15 år Det är som vi människor. Vi sätter växter och andra grejor för att det ska vara lite trevligare. Det är att bladen har något gemensamt med den här blomman som gör att det blir trevligare för den att växa upp.
Anders 19 år om sina beskrivningar av blommans roll. Jag tror det är som jag sa. Blommor har säkert en själ som vi människor har, va. Blomman vill känna att den ser bra ut. För mig känns det så som att det finns en själ någonstans i blomman också
Oscars tankar om blommans roll 11 år För att locka till sig djur, som sen kan suga nektar därinne ifrån så att de kan förökas eller så kan de kanske skryta för andra blommor och göra sig snygga och precis som kvinnorna pudrar sig och sånt. Har man dem i en trädgård, kanske man vattnar dem extra mycket för att de är så snygga. 13 år B: För att locka till sig bin och sånt så den kan växa mer. Att den blir större släkt. Den blir mer utspädd och inte utrotad. För en ful blomma vill ju ingen veta av men en vacker blomma kan man försöka plantera mer och så. I: Vad spelar bina för roll? B: Det är de som gör att det blommar. Ja, de suger ut någonting. Så det är något fjäll eller någonting inne i blomman, som de kan göra honung av. Så sprutar de in något annat eller något sånt så att det blommar i alla fall. 15 år Det är för att locka getingarna. Och då ska de suga nektar eller något där så fastnar polleniera, Det kanske det heter. Så tar de det därifrån och så åker den till nästa blomma. Blomman kan inte befruktas från samma ståndare nere i fröet utan den får liksom byta blomma. Det här fastnar på getingen och förs vidare och åker ner i fröet. Så bildas en ny grodd däri, som trillar ut.
Några drag i utvecklingen av elevers förståelse av ekologiska processer Tidiga erfarenheter från skola och fritid med människan i centrum spelar stor roll. Vardagserfarenheter viktiga. 19 elever menade att föräldrarna eller någon annan släkting hade stor betydelse för utvecklingen av deras förståelse. Växten tar upp alla resurser genom roten. Förståelsen av nedbrytningen på marken utvecklas från en mekanisk sönderdelning till nedbrytning genom organismers medverkan. Att förstå genom att se ett ändamål (teleologiska förklaringar). Användandet av animism och antropomorfism som en hjälp att beskriva ekologiska fenomen. Fortlöpande utveckling av förmåga att tala om kretslopp utanför och inom organismvärlden. Materiens gasfas ingår i kretsloppen, vilket gör det svårt för eleverna att till fullo förstå kretsloppen. Kretsloppsmodellen blev för dem en hjälp att förstå ett fenomen på vägen mot en allt fullständigare förståelse av materiens väg. Utvecklingen av elevers förståelse karakteriseras av en personlig kontext och kontinuitet, där tidiga erfarenheter av fenomenen och förmåga att tala om dessa fenomen spelar en central roll.
Utvecklingen av elevers föreställningar Elevernas föreställningar har genom åren byggts upp av fragment av vardagserfarenheter och erfarenheter av undervisning, som haft den egenskapen att de varit så utmanande att de fortsättningsvis blivit en del av elevernas tänkande. Utvecklingen av enskilda elevers förståelse skedde i form små steg, som innebar att de tillägnade sig ett alternativt sätt att tala om fenomenen. Detta innebar inte att de helt lämnade sina tidigare formuleringar utan att de i stället utökade sin repertoar av förklaringar.
19-åriga elevers syn på olika perioder av deras skolgång Eleverna fick slutligen säga något om följande tre perioder av deras skolgång: A. Upp till årskurs 4. B. Årskurs 4 till årskurs 8 C. Årskurs 8 till och med gymnasiet A. 21 elever beskrev perioden upp till årskurs 4 på ett mycket positivt sätt. 8 elever sa att det var den viktigaste perioden. B. 16 elever menade att perioden mellan årskurs 4 och 8 var viktig för deras kunskapsutveckling. Fick större insikt genom undervisningen. 7 elever ansåg att denna period var den viktigaste. Vissa elever upplevde att skolan ställde större krav bland andra Hanna. C. Elever nämnde att de byggde vidare på vad de lärt sig tidigare. Ett par elever menade att det var den viktigaste perioden. Flera elever upplevde att relationer till andra människor blivit allt viktigare och att de mognat som personer
Att visa intresse för elevers föreställning Genom att visa eleverna att vi intresserar oss för och värderar deras sätt att tänka, stimulerar vi dem att i tal och skrift berätta mer vad de tänker. Barnet får möjlighet att reflektera över sitt sätt att beskriva sina föreställningar i tal och skrift. Språket får på så sätt också spela en viktig roll för vad gäller kunskapsutvecklingen. Genom att genomföra enkla försök och undersökningar som utmanar deras föreställningar bland annat om villkor för växande och nedbrytning i naturen samt blommans roll.
Teoretiska utgångspunkter Piagets tidiga studier av barns föreställningar om fenomen i naturen. Ausubels beskrivning av den lärandes utgångsläge Vygotskijs tal om den närmaste utvecklingszonen
Att lära för framtiden Det främsta syftet med varje form av inlärning, utöver den tillfredställelse den kan skänka, är att den ska vara oss till nytta i framtiden. När vi lär oss något bör detta inte bara innebära ett framsteg; det bör tillåta oss att senare med större lätthet göra ytterligare framsteg (Bruner, 1970 s 32).
Elevers kunskapsutveckling och förståelse av ekologiska processer