Hon skakar fram en förståelse för molekylers självorganisering

Hur kan en slumpmässig process leda till en ordnad biologisk struktur? En avhandling från Linköpings universitet undersöker hur studenter förstår visualiseringar som visar denna process. Resultaten visar att visualisering kan göra det mindre svårt att förstå ett komplext vetenskapligt begrepp.

Caroline Larsson ville ta reda på vilken betydelse olika representationer har för hur studenter kan förstå en molekylär process. Studenter från Sverige och Sydafrika fick diskutera i grupper om hur molekylära processer går till. Till sin hjälp hade de en bild eller en fysisk modell. Att diskutera i grupp visade sig ha effekt på hur deltagarna resonerade om självorganisering. Effekten gällde inte bara förståelsen för begreppet, utan syntes även på en känslonivå.

– Det verkar finnas ett samband mellan studenters känslor och deras konceptuella förståelse av ett molekylärt ämnesinnehåll, menar Caroline.

Självorganisering är ett nyckelbegrepp

Självorganisering är en mycket viktig process inom biologin. Exempel på självorganisering är när ett biologiskt membran bildas eller när två DNA-strängar binder till varandra. Vissa forskare menar att självorganisering är en av den moderna naturvetenskapens ”big ideas”. Därför är det av stor vikt att lärare och elever får tillgång till detta begrepp. En stor del av Carolines avhandling handlar om hur olika representationer kan användas för att förstå begreppet.

Enligt Caroline Larsson ingår många begrepp i självorganisering som i sig själva är svåra. Ofta går begreppen emot vad studenter väntar sig baserat på hur saker funkar i deras vardag. Forskning har till exempel visat att slumpens stora roll på den molekylära nivån är en svår tröskel att ta sig över. En annan viktig men utmanande del i att förstå processen är att koppla samman de många begreppen som ingår.

Handgriplig erfarenhet av molekylära processer

I sina studier använde Caroline en handhållen fysisk modell som visar hur skalet till ett virus byggs ihop. Modellen består av tolv delar som kan sitta ihop som en boll tack vare magneter längs varje kant. Elever kan simulera hur skalet sätts samman genom att skaka delarna i en burk. Resultaten visar att detta kunde stödja aktivt lärande. Modellen kunde också utmana intuitiva idéer om biologiska processer, till exempel att ordning inte kan uppstå i en process som är slumpartad.

Olika representationer fungerar på olika sätt. Det är till exempel inte samma sak att titta på en bild av en molekyl i en bok som att arbeta med en modell av plast. De ställer därför olika krav på vår perception och hur vi förstår. Den fysiska modellen visade sig vara viktig, eftersom den gav studenterna en slags erfarenhet av den molekylära processen. Detta verkar ha hjälpt dem att få en komplex förståelse av begreppen.

– Det är viktigt att man tillhandahåller trovärdiga förklaringar, påpekar Caroline.

Viktigt ta hänsyn till elevers förväntningar

Enligt Caroline är hennes resultat av värde också för lärare i grundskolan. Många molekylära fenomen kan gå emot elevers tidigare idéer och verka motstridiga. Detta kan leda till en kognitiv konflikt, något lärare bör ha i åtanke när de undervisar. Det är också viktigt att tänka på hur de bäst kan hjälpa sina elever att komma över den kognitiva konflikten och ta till sig kunskapen, menar Caroline.

– Det är viktigt att tänka på att välja representationer som visar det innehåll som man avser att förmedla och hjälpa eleverna att förstå representationerna genom att vara medveten om deras tidigare kunskaper och tolkningar.

Text: Konrad Schönborn

Källa:

Avhandlingen Experiencing Molecular Processes: The Role of Representations for Students' Conceptual Understanding Länk till annan webbplats.