Öppna laborationer – öppna sinnen

Alla varianter av laborationer, från slutna till helöppna, har någon fördel. Det visar forskningen om frihetsgrader. Här hittar du 15 laborationer där eleverna får utveckla sin förmåga att planera, genomföra, tolka och redovisa experiment och observationer.

två elever gör laborationer

Variation i tillvägagångssätt och laborationsstilar ökar elevernas engagemang under laborationerna. Det förebygger också att elever faller in i roller och slentrianbeteenden.

Ett tillfälle att lära tillsammans

När två eller flera elever ska genomföra en laboration tillsammans har de ett gemensamt mål. De diskuterar och utbyter information för att skaffa ny kunskap. Den gemensamma erfarenheten av laborationen underlättar deras förståelse av varandras resonemang.

Elevernas dokumentation av laborationen speglar deras kunskapsutbyte. Du som lärare kan använda en påbörjad eller färdigställd dokumentation som underlag för den formativa återkopplingen. I det här materialet hittar du förslag på 15 olika laborationer med gott om utrymme för samtal och formativ återkoppling.

Från receptlaborationer till helöppna laborationer

Begreppet frihetsgrader används ofta för att beskriva om frågor, genomförande och slutsatser är öppna eller givna i en laboration. Vems fråga undersöks? Vem planerar utformningen av laborationen? Laborationerna i materialet är sorterade i en progression från receptlaborationer till helöppna laborationer. 

Varje laboration presenteras med förslag till elevinstruktioner och en lärarhandledning med följande underrubriker:

  • Tanken med laborationen
  • Hur laborationen kan inledas
  • Hur eleverna tar sig an laborationen
  • Förberedelser

Till varje laboration behövs dessutom en riskbedömning. Riskbedömningen har koppling till den enskilda läraren och labbtillfället, och utförs av ansvarig lärare.

Receptlaborationer

Utan grundläggande laborationserfarenheter kan eleverna inte planera egna försök. Då kan den helt slutna laborationen med en beskriven metod vara till hjälp – en så kallad receptlaboration.

Receptlaborationen är den vanligaste varianten av skollaboration. Hela undersökningen styrs av läraren och resultatet kan förutsägas.

Två receptlaborationer:

Laboration: Framställning av dofterPDF (pdf, 179 kB)

Lärarhandledning: Framställning av dofterPDF (pdf, 149 kB)

Laboration: SilverspegelnPDF (pdf, 239 kB)

Lärarhandledning: SilverspegelnPDF (pdf, 141 kB)

Avsikten med receptlaborationerna är att eleverna genom att använda en given metod förbättrar förståelsen för teorier som har tagits upp i undervisningen. Resultatet från försöken jämförs med förväntat resultat. I försöken ska eleverna förhoppningsvis få se att fenomenen visar sig så som de beskrivs i teorin. Det är viktigt att lägga tid på att koppla försöket till teorin, annars uteblir den kunskapsfördjupning som försöket skulle erbjuda.

Frågor och flödesscheman

En viktig del i en receptlaboration är frågor som ska få eleverna att utveckla sin observationsförmåga. Eleverna får också tillfälle att bekanta sig med någon form av instruktion. Inför labbtillfället kan läraren låta eleverna omvandla instruktionen till ett flödesschema. Det underlättar förståelsen av försöket och av instruktionen som texttyp. När eleverna senare arbetar med öppnare laborationer kan de skapa flödesscheman över sina egna planeringar och översätta dem till instruktioner.

Variera receptlaborationerna

En receptlaboration kan göras lite mindre sluten om läraren låter eleverna upptäcka samband istället för att sikta mot ett förväntat resultat. Genom lärarens guidning kan eleverna få känslan att de på egen hand hittar ett samband eller en förklaring.

 

Eleverna planerar försöket

Ett första steg för att införa frihetsgrader i laborationerna kan vara att gå från ren lärarstyrning till att låta eleverna göra en egen planering. Som lärare fortsätter man att formulera frågan, men idén kan mycket väl komma från eleverna. Genomförandet ska inte vara beskrivet i någon färdig instruktion.

Jämfört med receptlaborationer blir laborationer som eleverna planerar själva mer undersökande och engagerande. Utifrån en fråga från läraren planerar eleverna försök som med mätningar eller observationer ger data om kemiska samband. Ansvaret för försökets genomförande ligger på eleverna. Den ämnesfördjupning som läraren vill uppnå med laborationenen kommer inte alltid av sig själv. Man får vara beredd på att hjälpa till för att det inte ska bli för mycket fokus på den vetenskapliga processen och för lite på det vetenskapliga innehållet.

En laboration där eleverna planerar genomförandet utifrån lärarens struktur

Laboration: FällningsreaktionerPDF (pdf, 477 kB)

Lärarhandledning: FällningsreaktionerPDF (pdf, 190 kB)

När elever börjar planera laborationer själva kan det vara bra att inleda med en gemensam diskussion. Tillsammans med läraren kan eleverna resonera sig fram till en arbetsgång som de själva formulerar om till en planering. Genom diskussionen deltar eleverna i tankeprocessen bakom en labbinstruktion. Eleverna sätter sig in i frågan, funderar på vilka resultat som bidrar till svaret och planerar försöket utifrån lärarens struktur.

Åtta laborationer där eleverna planerar genomförandet med givet material

Laboration: Blöjpulvrets vattenupptagande förmågaPDF (pdf, 110 kB)

Lärarhandledning - Blöjpulvrets vattenupptagande förmågaPDF (pdf, 152 kB)

Laboration: Undersökning av antalet atomer i en aluminiumfoliePDF (pdf, 128 kB)

Lärarhandledning: Undersökning av antalet atomer i en aluminiumfoliePDF (pdf, 202 kB)

Laboration: Kemiska reaktioner genomförda med hjälp av elektricitetPDF (pdf, 91 kB)

Lärarhandledning: Kemiska reaktioner genomförda med hjälp av elektricitetPDF (pdf, 159 kB)

Laboration: RaketförsökPDF (pdf, 224 kB)

Lärarhandledning: RaketförsökPDF (pdf, 161 kB)

Laboration: Kolorimetrisk undersökningPDF (pdf, 327 kB)

Lärarhandledning: Kolorimetrisk undersökningPDF (pdf, 188 kB)

Laboration: Reagerar halogener med varandra?PDF (pdf, 392 kB)

Lärarhandledning: Reagerar halogener med varandra?PDF (pdf, 172 kB)

Laboration: TermokemiPDF (pdf, 104 kB)

Lärarhandledning: TermokemiPDF (pdf, 153 kB)

Laboration: Elektrolys av kaliumjodidPDF (pdf, 72 kB)

Lärarhandledning: Elektrolys av kaliumjodidPDF (pdf, 153 kB)

Om man som lärare plockar fram utrustning och färdiga kemikalier som eleverna ska använda i sina försök ger man dem en begränsad frihet. Det är ett sätt att underlätta för eleverna när de planerar försöken. I början av kemistudierna på gymnasiet stöter eleverna ändå på många praktiska problem att diskutera. Vilka kärl ska de använda, och hur stora ska de vara? Vilka volymer och massor ska de mäta och väga upp?

Genom att plocka fram antingen utrustningen eller färdiga kemikalier ökar elevernas frihetsgrader och eleverna får fatta fler egna beslut.

 

Eleverna planerar försök och väljer material

Ett sätt att öka frihetsgraderna i en laboration, utöver att det saknas en planering i labbinstruktionen, är att avstå från synliga förberedelser i labbsalen. Det innebär att eleverna själva måste välja bland alla metoder de kan komma på.

När läraren presenterar ett problem eller en fråga utan att ha gjort några synliga förberedelser i labbsalen blir laborationen problemlösande. En sådan laboration påminner om verkligheten; problemet kommer först och initierar en undersökning som leder till problemets lösning.

En laboration där eleverna planerar försök och väljer material

Laboration: Bestämning av en natriumhydroxidlösnings koncentration med hjälp av en syra med känd koncentrationPDF (pdf, 304 kB)

Lärarhandledning: Bestämning av en natriumhydroxidlösnings koncentrationPDF (pdf, 149 kB)

I den här typen av försök måste eleverna diskutera och bestämma vilken metod de ska använda. Sedan måste de fundera över vilken utrustning, vilka kemikalier och vilka koncentrationer, massor och volymer de ska använda. De behöver också avgöra i vilken ordning de ska genomföra olika steg i försöken.

Under laborationer där eleverna planerar försöken får läraren nya arbetsuppgifter. Då handlar det om att plocka fram efterfrågat material och på avstånd övervaka att eleverna lyckas besvara sina frågor. Det kan ofta räcka att ingripa när eleverna ställer frågor eller gör uppenbart felaktiga vägval i undersökningen.

En laboration om termokemi, beskriven som en lite mer styrd laboration, kan enkelt ges högre frihetsgrad.

Laboration: TermokemiPDF (pdf, 104 kB)

Lärarhandledning: TermokemiPDF (pdf, 153 kB)

En laboration där eleverna planerar genomförandet och argumenterar för resultaten

Laboration: Vilken är reaktionen vid upphettning av ett karbonatsalt?PDF (pdf, 109 kB)

Lärarhandledning: Vad är reaktionen vid upphettning av ett karbonatsalt?PDF (pdf, 149 kB)

Ett sätt att lägga upp en laboration med lite fler frihetsgrader är att låta eleverna planera försök och välja metoder för att samla resultat som ger argument för eller emot en hypotes. Efter laborationen kan man låta eleverna diskutera sina slutsatser. Då värderar de varandras argument och valda metoder. Samtidigt delar de med sig av idéer som kan användas för att förbättra undersökningarna.

En laboration där eleverna utvärderar olika variablers påverkan

Laboration: Framställning av en cykloalkenPDF (pdf, 94 kB)

Lärarhandledning: Framställning av en cykloalkenPDF (pdf, 173 kB)

Laborationer kan organiseras så att flera labbgrupper tillsammans planerar en undersökning av hur olika variabler påverkar resultatet i en undersökning. De får diskutera ihop sig om reaktionen de ska undersöka. Vilka steg kan vara kritiska? Vilka steg kräver inte samma noggrannhet? De olika labbgrupperna enas om hur försöket ska genomföras och vilka variabler de ska testa.

Efter planeringen genomför varje labbgrupp olika varianter av undersökningen och mäter storheter som de anser kan påverka resultatet. Det kan handla om till exempel utbyte eller renhet. Efter avslutat försök sammanför eleverna sina resultat och diskuterar sig fram till hur variablerna påverkat mätvärdena. Finns det några samband? Hur kan sambanden i så fall förklaras?

Elevernas erfarenheter kan användas i en diskussion om hur försöket skulle kunna förbättras och upprepas. Det kan till exempel handla om att ändra variabler.

Helöppna laborationer

En helöppen laboration bygger på att eleverna formulerar en fråga som de söker svar på med en undersökning som de planerar själva. Innan eleverna har vant sig vid helöppna laborationer kan läraren erbjuda olika slags stöttning. Stöttningen innebär vissa begränsningar men skapar större trygghet.

I en helöppen laboration kan eleverna välja ut en kemianknuten fråga och planera en metod för att besvara den. Det finns inga begränsningar utom att frågan måste vara genomförbar med det material som skolan kan erbjuda.

Friheten i en helöppen laboration

Eleverna får själva

  • bestämma vilket kemiområde som ska undersökas
  • avgöra vilken fråga inom det valda området som är intressant att få svar på genom ett experiment (läraren måste dock bedöma rimlighet och godkänna frågan)
  • avgöra hur frågan ska besvaras och vilka experiment som kan göras
  • utreda vad som behövs för genomförandet, såsom utrustning och kemikalier
  • organisera upp materialet inför experimentet
  • avgöra vilka observationer eller mätvärden som är viktigast och vilka moment som är mest kritsk
  • analysera utfallet från försöket
  • värdera om arbetet verkligen besvarat frågan.

Att kunna genomföra hela processen är i regel mycket tillfredställande för eleverna. Efter försöket har eleverna en överblick som gör att de i framtiden kan planera försök genom att sätta upp ett antal konkreta delmål.  

Planera helöppna laborationer

För planering av helöppna laborationer i undervisningen kan du ha nytta av dessa avsnitt:

Låta eleverna välja egna frågor

Helöppna laborationer kräver ofta mer tid än ett labbpass. När läraren låter eleverna välja vilka kemiområden och laborationer de ska arbetar med behöver de ta ansvar. Det är i första hand eleverna själva som måste söka den information de behöver.

Vid helöppna laborationer kan man som lärare berätta för eleverna att man inte är insatt i alla de olika kemiområden och laborationer som eleverna arbetar med. Det är viktigt att poängtera att man gärna vill ta del av den kunskap som eleverna skaffar och rapporterar om. En del elever sporras av att de känner att de är ”ensamma” om kunskapen. De leder sin egen inlärningsprocess. Givetvis måste läraren ändå ha kontroll över undervisningen i alla lägen.

Bestämma kemiområde och fråga att besvara

Elevernas frihet att välja område och formulera en fråga bygger på att läraren i förväg har funderat ut avgränsningar. Om avgränsningarna istället görs i efterhand upplevs de som begränsningar, till skillnad från de avgränsningar som är inbyggda från start.

Avgränsningarna kan till exempel se ut så här:

  • Undersök en fråga inom kemin.
  • Undersök en fråga inom det aktuella eller det kommande kursavsnittet (till exempel redox).
  • Undersök en fråga som rör fällningar.

Eleverna har frihet att formulera frågorna själva. Men de kan behöva lärarens hjälp att precisera frågorna. Annars kan till exempel säkerheten äventyras eller arbetet bli orimligt.

Elever som inte kommer på en egen fråga

Det finns elever som inte kommer på något att undersöka. Då behövs en plan B. Läraren kan till exempel försöka leda in diskussionen mot ämnen som intresserar eleverna. Dessa kan sedan bli frågor att undersöka. Läraren kan också ha några färdiga förslag på frågor.

Elever som inte kommer på någon fråga kan också inspireras av kamraternas experiment under det första passet med helöppna laborationer. Då kanske de egna idéerna kommer lättare.

Stöttning med förslag på frågor

Efter hand kan man som lärare samla på sig listor med frågeförslag som eleverna kan välja mellan. Man kan dessutom förbereda material till några av frågorna och utveckla frågorna till kommande år.

Organisera det praktiska arbetet

Det är bra om eleverna formulerar sina frågor under en lektion före första labbpasset. Då får läraren möjlighet att förklara proceduren från fråga till experiment och rapport. Läraren blir en resurs som avgör om elevernas förslag på försök verkar genomförbara.

När eleverna har erfarenheter av helöppna laborationer kan de få formulera sina frågor mycket självständigt. Då känner de till den grundläggande processen som de flesta undersökningar bygger på.

Den förberedda öppna laborationen

Noggranna förberedelser möjliggör ett labbpass som kan upplevas som organiserat och givande både för eleverna och för läraren. Elevernas förberedelser består av att:

  • formulera frågan
  • beskriva genomförandet av försöket
  • uppskatta eventuella risker och eventuella förebyggande åtgärder
  • beställa all utrustning och alla kemikalier som behövs
  • beskriva eventuella beredningar av lösningar till försöket
  • beskriva hur det kemiska avfallet ska hanteras
  • beskriva förväntat resultat och hur det kan tolkas.

Dessa förberedelser gör att försöket blir mer meningsfullt, lättare att observera och mer tidseffektivt. Extra hjälp av läraren är ofta det inslag som fördröjer försöken mest. Elever som upptäcker det kommer att förbereda nästa laboration bättre och utveckla sin beställning och planering. Eleverna kanske kan se att förberedelser är bra inför alla typer av laborationer. Även en receptlaboration förutsätter att eleverna förberett sig inför labbpasset.

Lärarens förberedelser

För lärarens del är det förberedande passet en förutsättning för att organisera upp det praktiska passet. Eleverna lämnar in riskbedömningar i förväg för att läraren ska kunna utvärdera och komplettera dem. Det ska också finnas beskrivningar av avfallshanteringen.

Beställningar av utrustning och kemikalier görs i god tid av eleverna. På så sätt kan läraren i lugn och ro plocka ihop detta i lådor märkta med labbgruppernas namn. Enklast är att använda de papplådor som kopieringspapper levereras i. Elevernas förberedelser ger läraren möjlighet att lämna ut kemikalierna i de kvantiteter som försöket kräver i märkta burkar. Det minskar risken för kontaminering av förrådsburkarna.

Läraren bör kontrollera att alla försöksbeskrivningar verkar rimliga och att beräkningar av kvantiteter till beredningarna är korrekta.

Likheter med gymnasiearbetet

Gymnasiearbetet kan ses som ett tillfälle för lärare att bekanta sig med en helöppen laboration. Dels har man endast ett begränsat antal elever, dels förväntas eleverna ta ansvar för planering, förberedelser och resultat.

Eftersom gymnasiearbetet liknar en helöppen laboration kan eleverna ha glädje av att erbjudas ett helöppet labbtillfälle redan i tidiga kemikurser. Många elever i gymnasiets avgångsklasser har svårt att komma igång med sitt gymnasiearbete, framför allt om de saknar erfarenhet av helöppna laborationer. Elever som under sin skolgång inte fått tillfälle att laborera med eget inflytande över planeringen tycker ofta att det är svårt att helt ta över försöket. De har ju trots allt övats i att följa lärarens instruktioner.

Hantera kemikalier och utrustning

Inom det laborativa arbetet ska eleverna också utveckla förmågan att hantera kemikalier och utrustning. Läs mer om hur du skapar möjlighet till det nedan.

Hantera kemikalier och utrustning med säkerhet

Förmågan att hantera kemikalier och utrustning ingår i allt laborativt arbete. Faktakunskaperna ska i laborationssalen omvandlas till erfarenhetskunskap.

För att alla elever ska få möjlighet att säkert hantera kemikalier och utrustning måste strikta genomgångar ingå i laborationstillfällena. Du som lärare behöver ta upp allt från beredning av lösningar till avfallshantering och kemikaliernas hälsopåverkan. Ett sätt att arbeta med säkerheten är att göra ett schema över obligatoriska genomgångar som eleverna får framföra för klassen under kursens gång.

Diskussionsfrågor för lärare

    • Hur ser era laborationer ut idag?
    • Vilka frihetsgrader har de?
    • Hur kan ni ändra öppenheten?

    Förteckning över de 15 laborationerna

    Lärarhandledning: Framställning av dofterPDF (pdf, 149 kB)

    Lärarhandledning: SilverspegelnPDF (pdf, 141 kB)

    Lärarhandledning: FällningsreaktionerPDF (pdf, 190 kB)

    Lärarhandledning: Blöjpulvrets vattenupptagande förmågaPDF (pdf, 152 kB)

    Lärarhandledning: Undersökning av antalet atomer i en aluminiumfoliePDF (pdf, 202 kB)

    Lärarhandledning: Kemiska reaktioner genomförda med hjälp av elektricitetPDF (pdf, 159 kB)

    Lärarhandledning: RaketförsökPDF (pdf, 161 kB)

    Lärarhandledning: Kolorimetrisk undersökningPDF (pdf, 188 kB)

    Lärarhandledning: Reagerar halogener med varandra?PDF (pdf, 172 kB)

    Lärarhandledning: TermokemiPDF (pdf, 153 kB)

    Lärarhandledning: Elektrolys av kaliumjodidPDF (pdf, 153 kB)

    Lärarhandledning: Bestämning av en natriumhydroxidlösnings koncentrationPDF (pdf, 149 kB)

    Lärarhandledning: Vad är reaktionen vid upphettning av ett karbonatsalt?PDF (pdf, 149 kB)

    Lärarhandledning: Framställning av en cykloalkenPDF (pdf, 173 kB)

    Arbeta formativt med öppna laborationer

    Fungerar verkligen antirynkkräm?” När eleverna ställer egna frågor och söker svar genom att planera och genomföra öppna laborationer kan de se nyttan med kemi. Men de behöver en hel del hjälp på vägen. Här finns exempel på hur du kan arbeta formativt med öppna laborationer.

    Arbeta formativt med öppna laborationer

    Senast uppdaterad 28 juni 2019