Chemistry: Content, context and choices towards students’ higher order problem solving in upper secondary school

Om Kemi: Kunskaper, kontext och val. En väg mot mer avancerad problemlösningsförmåga bland gymnasieelever

Kemi är ett skolämne som generellt anses vara både svårt, irrelevant och ointressant för ungdomar. Trots att det ändå finns ungdomar som uppskattar naturvetenskap i allmänhet och kemi i synnerhet, har de ofta problem att se sig själva som naturvetare eller kemister. Denna avhandling undersöker och ifrågasätter den negativa bilden av kemiämnet genom att till en början studera gymnasieelevers syn på kemi. Med utgångspunkt från naturvetarelevers förslag för att förbättra kemiundervisningen och göra ämnet mer intressant och meningsfullt, anknyter avhandlingen därefter till kontextbaserad kemi. Kontextbaserade kurser används i flera länder för att öka elevernas intresse, minska fokuseringen på utantillkunskaper och utveckla elevernas mer avancerade tänkande; med andra ord med målet att uppnå ett meningsfullt lärande. Vid kontextbaserade angreppssätt utgår man från ett sammanhang (kontexten), ofta något personligt eller samhälleligt, som ska vara relevant och intressant. Från dessa kontexter koncentreras därefter undervisningen på de ämneskunskaper man behöver ha för att förstå sammanhanget (s.k. need-to-know). Syftet med avhandlingen är att undersöka naturvetarelevers syn på gymnasiekemin, både deras intresse för ämnet och deras skäl att välja det naturvetenskapliga programmet på gymnasiet, samt elevernas problemlösningsförmåga och användande av ämneskunskaper när de löser kontextbaserade kemiuppgifter. Skälet att studera naturvetarelever på gymnasiet är att dessa elever uppfattas som möjliga framtida naturvetare eftersom de själva har valt naturvetenskaplig inriktning efter den obligatoriska grundskolan. Med hjälp av olika metoder (enkäter, klassrums- observationer, skriftliga lösningar till kemiuppgifter och intervjuer med både elever och experter som löser kemiuppgifter) har analyser genomförts för att dels får en allmän överblick, dels för att utforska specifika delar i detalj både gällande kognitiva och affektiva aspekter av lärande. Resultaten visar att flertalet elever har en positiv inställning till kemi, många tycker att ämnet är intressant och har valt att fortsätta läsa kemi efter den obligatoriska grundskolan främst med målet att studera vidare på universitetsnivå, men också eftersom de specifikt uppskattar kemi. Gymnasieeleverna lyfter fram lärarna som viktiga och lärarstyrda kemilektioner anses positivt, speciellt om lärarna är strukturerade i sin undervisning. Ett vanligt skäl till att välja naturvetenskapsprogrammet är också att man aktivt väljer utbildning med utgångspunkt från vilken skola man vill gå på, något som i denna avhandling tolkas som ett identitetsskapande. Elevernas förslag för att förbättra skolkemin genom att anknyta kemin till vardagen låg till grund för avhandlingens fortsatta inriktning mot kontextbaserade angreppssätt. Analyser av elevernas kognitiva resultat när de löser kontextbaserade kemiuppgifter visar att dagens skolkemi tydligt fokuserar på att memorera faktakunskaper. Eleverna är vana att använda utantillkunskaper när de löser kemiuppgifter eftersom uppgifterna, enligt eleverna, efterfrågar ”det rätta svaret”. Däremot visar studierna också att ett mer avancerat tänkande kan uppnås när elevernas problemlösning stöds av hjälp och ledtrådar som baseras på ett specifikt ramverk, MHC-C (Model of Hierarchical Complexity in Chemistry). När det gäller ämneskunskaperna som krävs för att lösa de kontextbaserade kemiuppgifterna är vissa kemibegrepp viktiga tröskelbegrepp (sk. threshold concepts). Med hjälp av medvetenhet om tröskelbegrepp, som exempelvis polaritet och elektronegativitet för löslighetsuppgifter inom den organiska kemin, kan en större helhetsförståelse för övergripande begrepp (crosscutting disciplinary concepts) som förhållandet mellan kemiska ämnens struktur och egenskaper förhoppningsvis uppnås. När det gäller affektiva resultat anser eleverna att kontexterna i uppgifterna både var intressanta och relevanta, främst när en personlig anknytning var tydlig. Dessutom visade sig kontexterna i uppgifterna vara positiva för lärandet, inte en distraktionsfaktor. Sammanfattningsvis konstateras att svenska elever på naturvetenskaps- programmet är intresserade av kemi och uppskattar kemiundervisningen, speciellt om kemin knyts till vardagen och att lärarna har en tydlig struktur i sin undervisning. Elevernas skäl att välja fortsatta kemistudier efter den obligatoriska grundskolan kan knytas till deras utbildningssträvan men också att elevers identitetsskapande är viktigt för deras gymnasieval. Med hjälp av kontextbaserade angreppssätt kan kemiundervisningen göras mer intressant och relevant samtidigt som elevernas problemlösningsförmåga kan utvecklas. När eleverna möter mer öppna frågor som kräver förklaringar och resonemang är de ovana vid detta och uppfattar uppgifterna komplicerade, samtidigt som de uppskattar denna typ av uppgifter eftersom de uppfattas relevanta och intressanta. Slutsatsen blir att elevernas förmåga till problemlösning av öppna frågor som både kräver faktakunskaper men också förklaringar och resonemang måste tränas oftare inom ramen för skolans kemi för att utveckla elevernas meningsfulla lärande.

Chemistry: Content, Context and Choices. Towards students’ higher order problem solving in upper secondary school