Virtuella laborationer ställer nya krav på lärare

Virtuella laborationer låter elever utforska världen utan dyr utrustning och komplicerade förberedelser. Men lärarna behöver ta hänsyn till många faktorer för att uppnå önskat resultat, visar forskning från Göteborgs universitet.

Den här artikeln presenterar resultat av forskning. Texten är framtagen vid ett universitet eller högskola på uppdrag av Skolverket. Refererade forskare svarar självständigt för innehållet.
Läs om hur vi sammanställer och sprider kunskap om resultat av forskning

Laborationer är en självklar del av undervisningen i naturvetenskap. I takt med att digitala läromedel blir vanligare har lärare fått möjlighet att låta sina elever laborera virtuellt via datorn istället för i labbsalen. Göran Karlsson forskar på vilka utmaningar och möjligheter detta medför. Han har tittat närmre på en virtuell laboration om hur den globala uppvärmningen inverkar på lax i en flod.

Kollaborativt lärande med virtuella laborationer

Eleverna lär sig genom att arbeta parvis kring att lösa uppgifter med det virtuella laboratoriet. Detta kollaborativa lärande gör att eleverna måste sätta ord på hur de tolkar och förstår det de ser, vilket gynnar deras lärande. Det gör det också möjligt för forskare att titta på hur elever bygger upp begrepp tillsammans.

Under laborationen undersöker eleverna hur mängden syre som löser sig i vatten påverkas av temperatur och salthalt. Genom att göra ett experiment kan eleverna se att kallt vatten innehåller mer syre än varmt. Detta gör det möjligt att förstå att en ökad temperatur gör fiskarnas livsmiljö sämre.

Göran Karlsson spelade in en video när elever på gymnasiet parvis använde och diskuterade kring den virtuella laborationen. Han och hans kollegor har tittat extra noga på hur två elever resonerar sig fram till ett svar på en uppgift. För att ta reda på hur och vad de lärde sig analyserade de elevernas interaktion med varandra och med det virtuella laboratoriet.

Svårt koppla begrepp till laboration

De två eleverna i studien lyckades ganska snart förstå att när syrerikt vatten värmdes upp så minskade mängden syre i vattnet. Detta syntes genom att syret bubblade bort. Däremot var de inte överens om att detta innebar att syret fick en lägre löslighet.

Problemet för eleverna var alltså inte att tolka det som den virtuella laborationen visade. Det svåra var snarare att koppla det de såg till de begrepp som ingick i uppgiften. Detta visar att en laboration kan hjälpa elever att förstå ett fenomen även om de inte vet vad det naturvetenskapliga begreppet innebär. Enligt forskarna kan resultatet förklaras av att skolan oftast tar upp fasta ämnens löslighet i vätska. Gasers löslighet är inte lika vanligt att diskutera. Många elever har istället stött på det i sin vardag, som till exempel bubblor i läsk. Det är möjligt att elever tolkar själva bubblorna som ett tecken på löslighet.

Stora krav på elevers lärande

Lösningen på problemet för eleverna i studien kom efter ett annat virtuellt experiment. Det gick ut på att se hur tillsats av salt påverkade mängden syre i vattnet. På samma sätt som tidigare så ledde detta till fler bubblor i vattnet. En av eleverna jämförde att lösa salt i vatten med löslighet för syre, vilket gjorde att eleverna insåg att fler bubblor innebar en lägre löslighet.

Laborationer ställer stora krav på eleverna. Forskare har arbetat länge med att klarlägga och förstå samband som elever förväntas kunna upptäcka under en enda laboration. Det är svårt för eleverna att upptäcka rätt saker, speciellt med tanke på att de inte vet vad det är de ska upptäcka.

– Det är så många faktorer som påverkar hur en elev tolkar vad som händer i en laboration och vilka slutsatser eleven drar, menar Göran Karlsson.

Syftet bestämmer typ av laboration

Virtuella laborationer har fördelen att de är lätta att starta och genomföra eftersom de inte kräver någon speciell utrustning. Dessutom kan eleverna göra experiment som annars skulle vara för dyra eller farliga. Precis som med praktiska laborationer kan elever utveckla sin kunskap genom att upptäcka samband och fenomen. De kan också lära sig om hur ett vetenskapligt arbetssätt går till. Däremot ger inte virtuella laborationer någon praktisk erfarenhet av laborativt arbete.

– Det inträffar inte heller några oförutsedda händelser, påpekar Göran Karlsson.

I traditionella praktiska laborationer lägger elever och lärare ibland mycket tid och energi på att hantera materialet och genomföra stegen. Det kan bli ett problem om det hindrar elever från att tänka på vad som egentligen händer under laborationen. Detta kan göra att andra mål med laborationen blir svårare att uppnå. När lärare väljer mellan en virtuell och en praktisk laboration är det därför viktigt att de tänker igenom sitt syfte med laborationen.

Stöd viktigt för resultat

Förutom problem med att koppla det de ser till begreppen har Göran Karlsson sett att elever ibland tolkar det de ser på sätt som leder fel. Enligt Göran Karlsson kan hans resultat hjälpa lärare att bli medvetna om faktorer som bidrar till elevers lärande. En viktig faktor är att ha med tillräckligt mycket stöd i virtuella laborationer för att elever ska kunna uppnå målen.

Det virtuella laboratoriet skapades i ett samarbete mellan lärare och forskare i Sverige och USA och finns tillgängligt gratis via nätet (se länk nedan).

Text: Gunnar Höst

Den virtuella laborationen ”The gas laboratory”länk till annan webbplats

Karlsson, G. (2012). Instructional technologies in science education: Student´ s scientific reasoning in collaborative classroom activities. Göteborgs universitet.                                                                        

Avhandlingen Instructional technologies in science educationlänk till annan webbplats

  Karlsson, G., Ivarsson, J., & Lindström, B. (2013). Agreed discoveries: students’ negotiations in a virtual laboratory experiment. Instructional Science, 41(3), 455-480.                                                                        

Artikeln Agreed discoverieslänk till annan webbplats

Senast uppdaterad 25 mars 2019