Lab work in science education: Instruction, inscription, and the practical achievement of understanding

Abstrakt

Avhandlingen baseras på fyra empiriska studier av laborationsarbete i mekanik. Den analytiska utgångspunkten hämtas från etnometodologi och angränsande ansatser. Materialet består av videoinspelad interaktion från en tematisk lärarutbildning, en teknisk gymnasieutbildning samt en högskoleingenjörsutbildning. I laborationerna använder studenterna en specifik teknologi kallad probeware, som består av kraft- och rörelsedetektorer kopplade till en dator. Gemensamt för laborationerna är också att uppgifterna bygger på ett likartat pedagogiskt upplägg, vilket i korthet innebär att studenterna först ska ställa upp en hypotes, sedan genomföra ett experiment och slutligen diskutera relationen mellan hypotes och resultat. Avhandlingens övergripande syfte är att undersöka lärandets konkreta villkor i laborationsarbetet: hur studenternas arbete, tillsammans med teknologi, uppgiftsformuleringar och lärarstöd, skapar vissa möjligheter för lärande och förståelse. Detta syfte specificeras i de fyra delstudierna. I den första studien undersöks hur två studenter, genom verbala tolkningar, gester och rörelser, gradvis får en större förståelse av en graf som representerar tid och hastighet. I artikeln diskuteras teknologins och uppgiftsformuleringens roll för sättet som studenterna interagerar och lär. Den andra studien jämför studenters användning av probeware med användningen av en simulering. Ett syfte med studien är att visa hur två aktiviteter som vid första anblick kan verka vara lika, samtidigt kan vara väldigt olika om man i detalj studerar vad studenterna gör och hur de angriper ämnesinnehållet. I den tredje studien analyseras interaktionen mellan två studenter och en lärare. Artikeln fokuserar på det täta samspelet mellan de sätt studenterna visar sina problem, i detta fall oförmågan att se något relevant i en graf, och de sätt som läraren försöker lösa dessa problem genom att visa vad och hur man kan se något i grafen. I den avslutande artikeln analyseras ett större antal sekvenser som innehåller explicita referenser till studenternas förståelse, såsom vi fattar inte , förstår du? och jag förstår den men inte den . Analysen används sedan som utgångspunkt för en diskussion av relationen mellan de många och varierade sätt som förståelse refereras och laborationens praktiska villkor.

Lab work in science education: Instruction, inscription, and the practical achievement of understanding

Taking an analytical perspective founded on ethnomethodology and conversation analysis, the four studies presented in this thesis provide detailed analyses of video recorded lab work in mechanics at secondary and university level. The investigated activities all build on educational design afforded by a technology called probeware. The aim of the thesis is to investigate how teachers, task formulations, and technology make mechanics visible and learnable, and how students and teachers witnessably orient towards the practical achievement of understanding in the setting. The first study investigates how students use the technology in the interpretation and production of graphs: how they produce increasingly precise interpretations, how they fluently switch between different modes of meaning, and how the interpretations are both prospectively and retrospectively oriented. With a starting point in the analysis, the relevance of technology and task structure for the students interaction and learning are discussed. In the second study, the use of probeware is contrasted with the use of a simulation software. The study shows that some important differences between the local enactment of the two technologies are to be found in the practical work of the students; more specifically, in the ways that students orient to the subject matter content. The third study demonstrates an intimate interplay between how students display their problems and understandings and how instructors try to make the subject matter content visible and learnable. The analyzed episodes are illuminating with regard to the analytical notion of disciplined perception as applied to graph interpretation, the cognitive and practical competencies involved in producing, recognizing, and understanding graphs in mechanics, and the interactive work by which these competencies are made into objects of learning and instruction. The fourth study investigates episodes where explicit references to students understanding are made through formulations such as, I don t understand or do you get it? The analysis focuses on the use, reference, interactional significance, and positioning of these formulations, and is followed by a discussion on the relation between the many and varied ways references to understanding are used and the concrete conditions of lab work. In sum, all four studies contribute to a detailed understanding of lab work as an educational practice and how learning and instruction are practically achieved.