Umeå universitets logga

Projektet fokuserar på förståelse och förklaringar av skalor som redskap i naturvetenskaps- undervisning. Skalor utgör en viktig del i naturvetenskapens olika områden, till exempel när små skalor används för att förstå kemiska och cellulära processer och stora skalor för att förstå astronomiska avstånd. Projektet är relevant för mellan- och högstadium samt för gymnasiets undervisning i naturvetenskapliga ämnen. 

I studien har olika grupper utfört en aktivitet där de rangordnat stora och små objekt. Objekten representerar till exempel universum, stjärna, planet, människa, virus och proton. Data samlades in genom deltagandeobservationer där forskaren ledde aktivitetens olika delar och förde gruppdiskussionen framåt genom frågor. Aktiviteten videofilmades och materialet analyserades med avseende på vilka strategier grupperna använde för att placera objekten på skalan såväl som att resonera om hur det kan förklaras för andra. Resultaten som presenteras i studien jämför doktorander inom rymdfysik och molekylärbiologi med en grupp lärarstudenter (blivande lärare i åk 4-6). Syftet är att utforska vilka olika strategier som används i hanteringen av uppgiften samt att beskriva eventuella skillnader mellan den grupp som har naturvetenskaplig expertkompetens och den grupp som har ett didaktiskt fokus med inriktning mot tidig naturvetenskapsutbildning.

Experterna inom rymdfysik och mikrobiologi tar sig an uppgiften genom att använda fem olika strategier: 1) att förankra objekt till kända siffror, objekt eller erfarenheter, 2) att använda analogier, 3) att behandla representationerna som ikoniska eller bildlika, 4) att relatera objekt genom inbäddning (nestedness, tex att DNA finns i en cell eller att celler bygger upp en människa), interaktion eller beräkningar, och slutligen 5) att förändra skalan. De vanligaste strategierna som experter använder för att förklara rumsliga skalor är analogier och anknytning till erfarenheter. Gruppen lärarstudenter tar sig an uppgiften på liknande sätt och använder liknande strategier som naturvetenskapsexperterna. De tar elevperspektivet (förklaringarna) tidigt och spontant, innan forskaren frågar om det, och spenderar mer tid att diskutera förklaringar. Lärarstudenterna använder få analogier men fler erfarenheter där de refererar till kropp, sinnen och upplevelser. Att referera till kroppsliga erfarenheter är något vi inte såg alls hos experterna. Lärarstudenterna gjorde fler misstag än experterna, särskilt när det gällde de små objekten. Det visar på vikten av samspel mellan faktakunskaper och användningen av strategierna för att komma framåt i processen. Experterna i rymdfysik använde logaritmisk skala, det gjorde varken mikrobiologerna eller lärarstudenterna.

Resultaten visar resonemang om små och stora objekt på skalor utifrån två perspektiv, naturvetenskapsexpertens och lärarstudentens. Strategier och skillnader mellan grupperna har betydelse för hur vi förbereder blivande lärare att stödja utvecklingen av elevers rumsliga tänkande och användning av skalor. Denna pilotstudie indikerar att vikten av att kombinera faktakunskaper och strategiska resonemang, utveckla möjligheter till kroppsliga och sinnliga upplevelser och erfarenheter, samt att ge konkreta redskap för att byta mellan linjär och logaritmisk skala är faktorer värda att utforska vidare.