Svårt koppla ihop det lilla med det stora i NV

Elever som lär sig naturvetenskap behöver kunna koppla ihop det som händer på olika nivåer, något som forskning har visat är svårt. I en avhandling visar Anna-Karin Westman exempel på de problem som kan uppstå. Resultaten visar att det är viktigt att lärare lyfter fram sambanden mellan olika nivåer.

Naturvetenskap i skolan handlar ofta om saker som inte går att se direkt. Eleverna behöver därför kunna koppla ihop det de kan se med de osynliga begreppen i naturvetenskapens förklaringsmodeller. Det kan även handla om att se samband mellan olika nivåer av organisation, till exempel mellan gener, celler och människan som helhet. Forskning har tidigare visat att det kan vara svårt för elever att göra den här typen av kopplingar. I sin avhandling har Anna-Karin Westman, verksam vid Mittuniversitetet, bland annat tittat på hur elever kopplar ihop nivåer under samtal i mindre grupper.

Resultaten tyder på att det är viktigt att ge elever stöd när de lär sig att koppla samman nivåer. Detta gäller inte minst när eleverna förväntas tolka bilder och filmer som visar det vi inte kan se. I studierna visar det sig vidare att äldre elever har en större förmåga att koppla ihop nivåer än yngre. Detta beror troligen på att dessa elever har bättre kunskap om de begrepp som det handlar om. Sammantaget visar resultaten på vikten av att lärare gör förflyttningarna mellan organisationsnivåer tydliga för eleverna.

– Förklaringsmodellerna innehåller olika organisationsnivåer och om inte undervisningen lyfter fram dem så hittar inte eleverna dem själva, menar Anna-Karin Westman.

Bildspråk syftar till att stödja lärandet

I en delstudie i avhandlingen undersökte Anna-Karin Westman hur elever lär sig om blodomloppet genom att titta på en film. Detta komplexa system har en mängd olika funktioner i kroppen, men det går inte att se alla delar som ingår. Därför kan innehållet vara svårt att få grepp om för elever. Ett sätt att stödja elevers lärande är att använda bildspråk i form av analogier. Till exempel är det vanligt att likna blodomloppet vid transporten av olika material i samhället.

Anna-Karin Westman studerade hur elever i år fem resonerade om blodomloppets funktioner efter att de fått se en film som bygger på denna analogi. Tio elever fick se filmen i små grupper, varefter de fick diskutera bilder från filmen. Anna-Karin Westman spelade in diskussionerna på video för att kunna analysera hur eleverna tolkade bilderna och hur de resonerade om blodomloppet. Det visade sig att eleverna inte tog upp de analogier som fanns i filmen under sina diskussioner.

Elever behöver stöd i att tolka analogier

Eleverna tog bara fasta på transporten av syre, och visste inte att blodet har andra funktioner. De hade alltså inte förmåga att på egen hand göra kopplingen mellan transporter i samhället och blodomloppet. Filmen gav därmed inte tillräckligt [TE1] stöd till eleverna för att utveckla en vetenskaplig förståelse av blodets många olika funktioner. Anna-Karin Westman tolkade detta som att det var svårt för elever att koppla ihop sin vardagliga kunskap om flöden av material i samhället med hur blodet fungerar.

– Detta visar att det inte är säkert att elever tar till sig det vetenskapliga innehållet i en film. Bilder och filmer kan inte förväntas tala för sig själva utan behöver tolkas, något som kräver stöd. För att filmen ska hjälpa elever så behöver analogin till samhället bli tydligare förklarad för dem, menar Anna-Karin Westman.

Kunskap gör det lättare att koppla nivåer

Eleverna i delstudien om blodomloppet tog främst upp organ eller hela människan under diskussionerna. De verkade inte ta till sig vad som händer på cellernas nivå. De kopplade alltså inte ihop de olika nivåerna av organisation i blodomloppet. Anna-Karin Westman menar dock att det med tanke på läroplanen är fullt tillräckligt om yngre elever kan förstå blodomloppet på organ- och kroppsnivå. En förståelse på cellnivå skulle antagligen kräva mycket mer stöd.

– Där hade en annan uppgift kunnat utmana dem till att förflytta sig mellan organisationsnivåer, menar Anna-Karin Westman.

Större krav kan ställas på äldre elever eftersom de har mer kunskap om begrepp i naturvetenskap och mer träning i att resonera vetenskapligt. En delstudie i Westmans avhandling visar att elever på gymnasiet har en större förmåga att koppla ihop nivåer av organisation. I delstudien fick 13 elever från olika gymnasieprogram göra en uppgift om gener i kursen Naturkunskap B. Uppgiften gick ut på att de tillsammans i grupper skulle skapa en begreppskarta som förklarar hur föräldrar med det dominanta arvsanlaget för fräknar kan få barn utan fräknar. Resultaten visar att eleverna klarade av att koppla ihop begrepp som handlade om olika nivåer av organisation.

– När eleverna fick konstruera begreppskartor med utvalda begrepp så uttryckte de sitt meningsskapande på sätt som många gånger närmar sig det vetenskapliga, enligt Anna-Karin Westman.

De förstod att det som sker bland kromosomerna (molekyl/cell-nivå) är kopplat med en persons utseende (organismnivå). I det här fallet måste de båda fräkniga föräldrarna ha en kromosom med och en utan anlaget. Barnet kan då ärva en kromosom utan anlaget från vardera förälder, och därmed inte själv få fräknar. Det här visar att eleverna har lärt sig att kopplingar mellan nivåer ingår i det naturvetenskapliga sättet att prata.

– För en skolad naturvetare är det uppenbart, men den som ska lära sig det behöver skolas in, säger Anna- Karin Westman.

Utmaning att förstå hur nivåer är kopplade

Något som eleverna däremot inte gjorde var att resonera om hur det går till när gen-nivån påverkar utseendet. De lyfte alltså inte att olika nivåer av organisation kan vara kopplade till varandra genom en mekanism, i det här fallet att gener ”översätts” till proteiner inne i cellerna.

Genetik är ett område med kända svårigheter för elever. Ett problem är att det finns många olika vetenskapliga modeller för vad en gen är. Olika ämnen använder olika modeller, och de undervisas ofta separat. Till exempel använder biologin ofta Mendels modell, där genen är ett ärftligt anlag för en egenskap. Inom kemi brukar gener ses som delar av DNA-molekyler. Anna-Karin Westman menar att detta kan förklara varför elever kopplar ihop hur en individ ser ut med kromosomer och ärftlighet, men inte med molekylära processer.

Text: Gunnar Höst

Källa:

Westman, A.-K. Meningsskapande möten i det naturvetenskapliga klassrummet Länk till annan webbplats.. Umeå universitet, 2016.