Lärare använder missvisande modeller i kemi

Lärare känner till flera av de svårigheter elever kan ha inom området kemisk bindning, men de vet inte att de modeller som används kan bidra till att skapa dessa problem.

Därför är lärares reflektion över kopplingen mellan modeller och lärande viktig för att utveckla undervisningen visar licentiatavhandling.

Trots att lärare känner till många av de svårigheter elever har, vet de mindre om strategier för att ta hand om dessa problem. Enligt Anna Bergqvist, doktorand vid Karlstads universitet, visar hennes undersökning att det finns ett glapp mellan forskning och undervisningspraktik.

– Resultaten visar att både lärare och läroböcker framställer kemisk bindning på ett sätt som enligt tidigare forskning direkt kan orsaka alternativa uppfattningar och svårigheter att förstå, menar Anna Bergkvist.

Anna Bergqvist har forskat om hur lärare på gymnasiet använder modeller för kemisk bindning i skolan. Hon ville se vad lärare vet om vilka svårigheter elever har med modeller av kemisk bindning. Hon ville också undersöka vad lärare vet om olika strategier för att underlätta lärandet om kemisk bindning.

I sin avhandling “Models of chemical bonding: Representations used in school textbooks and by teachers and their relation to students’ difficulties in understanding” analyserar hon lektionsplaner från tio lärare i kemi. Lärarna fick även tala om sina planer i intervjuer, och säga hur de gör på lektionerna. Anna Bergqvist tog också reda på vad de fem vanligaste böckerna skriver om kemisk bindning. Hon jämförde sedan de modeller som lärare och böcker använde med forskning om vad elever har svårt med kring kemisk bindning.

Modeller av verkligheten centrala för lärandet

Modeller är centrala inom naturvetenskap, och de är därför också mycket viktiga i skolan. En vetenskaplig modell är en beskrivning av hur olika begrepp kan kopplas ihop för att tillsammans förklara ett fenomen. En modell kan visas i form av en bild, men den kan även vara till exempel en text. Skolan använder ofta modeller som är enklare än de moderna vetenskapliga modellerna. Antingen kan de vara förenklade versioner av nya modeller, eller historiska modeller som vetenskapen använde förr. Ibland används hybridmodeller, som skapas genom att blanda delar av två eller fler olika modeller.

Vissa modeller av kemisk bindning har visat sig kunna leda till problem för elever. Det är till exempel vanligt att förklara bindning med att elektroner antingen flyttas mellan atomer (jonbindning) eller delas mellan atomer (kovalent bindning). När en bindning uppstår så kommer varje atom att ha en uppsättning elektroner som är lik den för en ädelgas. Detta brukar kallas för “oktettregeln”. Forskning tyder på att denna modell kan få elever att tro att en bindning orsakas av att atomer “vill ha” fulla yttre elektronskal. Risken är då att de inte förstår att kemisk bindning har med elektrostatiska attraktionskrafter att göra.

Lärobokens modeller ofta problematiska

Anna Bergqvist visar att lärarna ofta använde samma modeller som fanns i läroböckerna i sin egen undervisning. Böckerna innehöll flera av de modeller som forskning visat kan ge problem för elever. Det fanns alltså även ett glapp mellan forskning och läroboksförfattare. Till exempel använde alla böckerna oktettregeln för att förklara bindningar. Elektriska krafter användes däremot inte för att beskriva varför bindningar bildas. Det var också vanligt med hybridmodeller, som blandar aspekter av olika modeller för att skapa en undervisningsmodell. Risken med en sådan modell är att den blir motsägelsefull och hindrar en progression mot modernare modeller.

– Så utmaningen som jag ser det är att välja lämpliga förklaringsmodeller och representationer av modellerna som underlättar elevernas förståelse, och som dessutom går att bygga vidare på vid fortsatta studier i kemi där mer avancerade modeller används, menar Anna Bergqvist

Det finns stöd för att använda en modell för kemisk bindning som fokuserar på de elektrostatiska attraktionerna enligt Anna Bergqvist. En sådan modell förenklar ämnet, samtidigt som den är möjlig att bygga vidare på i högre studier.

Reflektion kring modeller viktigt

Det är vanligt att lärare använder läroboken för att definiera ett ämnes innehåll, enligt Anna Bergqvist. Lärarna i hennes studie var medvetna om att boken styrde deras val av modeller. Flera lärare påpekade dock att de inte hade tänkt på att modellerna i böckerna kunde leda fel. Anna Bergqvist menar att lärare skulle kunna förhålla sig mer kritiskt till hur läroböcker framställer materialet.

Det är viktigt att veta betydelsen av hur modeller presenteras, och även vilka som tas med. Anna Bergqvist pekar på att det är viktigt att forskningen når ut till lärarna och att det finns ett behov av vidareutbildning. Resultaten tyder på att skolan skulle vinna på att lärare reflekterade mer tillsammans. Det är viktigt med reflektion för att lärare ska kunna utveckla sin kompetens kring strategier för hur modeller kan användas.

- Här har skolledare en viktig roll. De kan skapa möjligheter och tillfällen för lärare att gemensamt reflektera och dela med sig av sina erfarenheter, säger Anna Bergqvist.

Text: Gunnar Höst

Källor:

Licentiatavhandlingen Models of chemical bonding: Representations used in school textbooks and by teachers and their relation to students’ difficulties in understanding Länk till annan webbplats.

Doktorsavhandlingen Teaching and learning of chemical bonding models Aspects of textbooks, students’ understanding and teachers’ professional knowledge Länk till annan webbplats.