Sensemaking in chemistry at upper secondary school

Abstrakt

Många elever finner lärande i kemi svårt. Svårigheter att koppla samman fenomen och teori, och även att förstå kemins språk, gör att kemiämnet blir obegripligt för många. I denna doktorsavhandling studerades elevers begripliggörande av kemi i fem svenska gymnasieskolor. Avhandlingens fokus var på hur olika språkbakgrund och prestationsnivå påverkar hur elever förstår kemi. Hur erfarna lärare agerar för att göra kemi begripligt i skolan studerades också.
Resultaten från studien visade att nivån på elevernas naturvetenskapliga språk var direkt relaterat till deras prestation i kemiämnet. Denna relation mellan språk och lärande var speciellt tydlig för elever som inte hade skolspråket som förstaspråk. Där sågs det att elever som talade ett annat språk än skolspråket hemma mindre ofta kunde koppla samman fenomen och teori jämfört med de elever som talade skolspråket hemma.

I studien visade en stor andel av eleverna (84 %) på utantillärande eller ytligt lärande. En låg andel av eleverna kunde göra kemin begriplig för sig själva på ett strukturerat sätt. En del elever hade också svårt att skilja mellan symboliska resonemang och resonemang med hjälp av kemins modeller. Under laborationerna som studerades hjälpte lärarna till i mycket hög grad för att hjälpa eleverna att göra kemin begriplig. Detta åstadkoms genom att lärarna hjälpte eleverna koppla samman teori och upplevelser, föreslog alternativa begrepp för eleverna att resonera med, samt hjälpte eleverna att framstå som kompetenta i samtalet på olika sätt.

En slutsats som drogs av denna studie är att utveckling av kemins språk hos elever är mycket viktigt för deltagande i kemilärande. Samtidigt kan vissa elever gynnas betygsmässigt av att utveckla ett välartikulerat språk utan att för den delen utveckla ett strukturerat naturvetenskapligt tankesätt. Den stora andelen av ytligt lärande eller utantillärande i studien visar också på vikten av att lärare ger tid till elever att reflektera runt kemins förklaringsmodeller och hur begrepp hör samman. Det är också viktigt för lärare att understryka för elever att de behöver använda sig av både modeller och symboler när de förklarar kemiska fenomen. Eftersom stöttning av elevernas akademiska självuppfattning hittades i alla lärar-elevsamtal, drogs slutsatsen att ett sådant stöd kan vara en viktig faktor för kemins begripliggörande.
Avhandlingens resultat visar på den viktiga rollen kemiläraren har i klassrummet som förmedlare och stöttare av både kemins språk och det naturvetenskapliga tankesättet. Slutsatserna från studien kan användas av lärare som vill fundera runt hur de kan göra kemi mer begripligt i sina klassrum.

Abstract in English

Many students find it hard to make sense of chemistry. Difficulties in linking phenomena and theory, and also to understand the language of chemistry, makes the chemistry subject incomprehensible for many. In this doctoral thesis, student sensemaking in chemistry at five upper secondary schools was studied. The focus of the study was on how different language background and achievement level affect students’ understanding of chemistry. How experienced teachers act to help students make sense of chemistry was also studied.

The results from the thesis show that the level of the student scientific language use was directly related to their achievement in the chemistry subject. This relation was particularly evident for students who did not have the school language as a first language. Students who spoke another language at home could less often link phenomena to theory compared to students who spoke the school language at home.
A large proportion of the students (84%) showed signs of rote learning or superficial learning. Only a small fraction could make sense of chemistry in a structured manner. Some students also had difficulty differentiating between symbolic reasoning and reasoning using models. During the practical lessons that were studied, the teachers strongly supported their students’ sensemaking through teacher–student talk. This was achieved through helping students connect theory and experience, suggesting alterative concepts for reasoning, and supporting the students’ presentation as competent in different ways.

A conclusion drawn from this thesis was the language of chemistry is very important för participation in chemistry learning. At the same time, students can benefit in terms of grades from being articulate in the chemistry language without developing a structured, scientific way of reasoning. The large proportion of surface learning or rote learning in the study shows the importance of teachers giving their students time to reflect about the models of chemistry and how concepts are connected. It is also important for teachers to underline for students to use both models and symbols when they explain chemistry phenomena. Since support of the students’ academic self-concept was found in all teacher–student conversations, a conclusion was drawn that such support could be an important aspect of chemistry sensemaking.
The results of the thesis show the important role of the chemistry teacher in the classroom, as a conveyor and supporter of both the language of chemistry and thinking in chemistry according to the nature of science. The conclusions from the study can be used as a resource for teachers who wish to improve sensemaking in their classrooms.