Språkligt perspektiv på naturvetenskap och matematik · Bilaga 3 Originaltext för den akademiska texten för ekvationer från Matematik 3000, Kurs A. s.164 Bilaga 4 Facit till

kant Alla kan se detta Utifraringn dessa erfarenheter aumlr det rimligt att dra slutsatsen att jorden aumlr en platt skiva som tar slut i en kant och att solen cirklar upp paring himlen paring dagen och ned under jorden paring natten Detta aumlr en lysande illustration av hur man utifraringn observationer av hur sjaumllvklart tingen beter sig i vardagen kan dra slutsatser som utifraringn vetenskaplig synvinkel aumlr fullkomligt felaktiga I exemplet i (311) med kraftbegreppet och Newtons lagar aumlr det en vanlig vardagsfoumlrstaringelse att kraften paring ett foumlremaringl som roumlr sig aumlr proportionell mot ett foumlremaringls hastighet och inte mot accelerationen som Newtons andra lag saumlger (Andersson 2001) Marton och Booth (Marton amp Booth 2000) har garingtt vidare med Anderssons undersoumlkningar och man kan utifraringn detta konstatera att vardagsmissuppfattningen kanske inte aumlr saring konstig I princip alla i vaumlstvaumlrlden har aringkt bil och dagligen sett att hastigheten oumlkar paring hastighetsmaumltaren naumlr man trycker paring gasen och samtidigt kaumlnt kraften som trycker en bakaringt i saumltet (Marton amp Booth 2000 kap 4) I de begrepp vi valt att undersoumlka elektrisk spaumlnning kemiska rektioner och ekvationer beskriver Andersson de vanligaste missuppfattningarna hos de tvaring foumlrsta begreppen (Andersson 2001) Elektrisk spaumlnning ses av eleverna ofta som naringgot helt frikopplat fraringn stroumlm som i deras uppfattning aumlr primaumlrt en krets Vidare saring foumlrbrukas stroumlmmen naumlr vi anvaumlnder elektricitet I verkligheten aumlr det en potentialskillnad oumlver ett visst avstaringnd som skapar en spaumlnningsskillnad Stroumlmmen uppstaringr foumlr att naturen staumlvar efter att utjaumlmna olikheter och minimera energin i ett system Detta synsaumltt aumlr dynamiskt och ingenting foumlrbrukas utan systemet drivs istaumlllet av energiprincipen (Andersson 2001 kap 20) Med kemiska reaktioner finns en maumlngd olika missuppfattningar bland annat att nya aumlmnen skapas snarare aumln att atomer kombineras om till nya foumlreningar Aumlven i detta fall styrs reaktionerna inte av det bara blir saring vilket maringnga elever tror utan av tendensen att minimera energi och oumlka entropin i reaktionssystemet (Andersson 2001 kap 18) Hur elever foumlrstaringr ekvationer aumlr beskrivet i rdquoAlgebra foumlr allardquo (Bergsten Haumlggstroumlm amp Lindberg 1997) Det vanligaste problemet verkar vara att eleven ser likamed-tecknet som naringgot som indikerar blir snarare aumln en likhet Foumlr att uppnaring full foumlrstaringelse foumlr vad en ekvation innebaumlr och hur man skall hantera den foumlr att loumlsa den maringste det finnas en foumlrstaringelse foumlr att = innebaumlr en balans mellan ekvationens tvaring sidor och foumlr att loumlsa ekvationen maringste man behandla problemet som en balansvaringg Laumlgger man tre paring ena sidan maringste man goumlra det paring andra sidan ocksaring annars slutar ekvationen att vaumlga jaumlmtrdquo (Bergsten Haumlggstroumlm amp Lindberg 1997)

32 Att oumlverbrygga klyftan - Foumlrankring aumlr att kaumlnna igen och kunna relatera till Andersson har som naumlmnts tidigare gjort undersoumlkningar paring hur man kan hitta kopplingen mellan en elevs vardagsfoumlrstaringelse och en naturvetenskaplig foumlrstaringelse (Andersson 2001) Ett av centralomraringdena i hans texter aumlr relationen mellan elevers begreppsfoumlrstaringelse och hur vetenskapen foumlrstaringr ett begrepp samt hur detta blir tydligt i elevens anvaumlndning av vardagsspraringk och vetenskapligt spraringk Han laumlgger alltsaring stor vikt vid att kunskaper medieras via spraringket men ocksaring att individens egen foumlrstaringelse foumlr ett begrepp aumlr viktig och ser dessa tvaring processer som komplementaumlra Man boumlr se eleven som tvaringspraringkig och bejaka baringde vardagsspraringket och det naturvetenskapliga men se till att koppla dem till varandra och integrera dem vilket leder till en stoumlrre bredd i foumlrstaringelsen (Andersson 2001 s 9-12) Andersson poaumlngterar vidare att eftersom det finns skillnader i vetenskapligt och vardagligt spraringk aumlr det mycket viktigt att ta reda paring och anvaumlnda som utgaringngspunkt vilken uppfattning eleven har om ett visst begrepp Eleven har ett eget ansvar som en aktiv medspelare i

5

inlaumlrningsprocessen och daumlrfoumlr aumlr det ocksaring viktigt med reflektioner med sitt eget spraringk kring det egna taumlnkandet Paring saring vis farings kopplingen mellan vardag och naturvetenskap (Andersson 2001 s 14) Naturvetenskapens definitionsmaumlssiga natur roumlr ytterligare till situationen vilket tas upp av Loumlwing Hon beskriver hur de strikta matematiska definitionerna i olika grupper och klasser kan roumlra till det om de inte byggs upp och foumlrklaras paring raumltt saumltt paring raumltt nivaring Till exempel saring kan det vara foumlrvirrande foumlr ett barn att en kvadrat aumlr en romb och en rektangel samtidigt men inte alls foumlrvirrande att en flicka kan vara syster och slaumlkting samtidigt Daumlrfoumlr menar Loumlwing att man boumlr dra nytta av liknande kopplingar naumlr man definierar nya begrepp och aktivt anvaumlnda detta som en del i ett genomtaumlnkt didaktiskt spraringk fraringn laumlrarens sida (Loumlwing 2002 s 54) Denna koppling mellan spraringk och foumlrstaringelse av begrepp speglas ocksaring i Gun Haumlgerfelth undersoumlkning av elevers olika strategier foumlr att foumlrstaring en text (Haumlgerfelth 2005) Hon beskriver tre huvudstrategier som han kallar foumlr vattenloumlpare vadare och vaumlvare Benaumlmningarna aumlr inspirerade av respektive djurs beteende eftersom eleverna anvaumlnder en liknande strategi foumlr att ta sig an texten Vattenloumlparna springer paring ytan av texten dvs skummar igenom foumlr att hitta enkla svar Vadarna vadar runt i den grunda delen och goumlr stick haumlr och var ned i den djupare delen Vaumlvarna slutligen vaumlver snabbt ett heltaumlckande naumlt oumlver hela texten genom att foga bit foumlr bit av nya kunskaper till gamla (Haumlgerfelth 2005) Det intressanta aumlr att Haumlgerfelth drar sina slutsatser utifraringn spraringkliga analyser elevernas samtal kring begreppet energi Dessa spraringkliga slutsatser aumlr mycket lika de begreppsmaumlssiga slutsatser Andersson drar kring hur elever foumlrstaringr ett begrepp Enligt Andersson (Andersson 2001 s 128) finns det naumlmligen naringgra olika huvudsakliga strategier foumlr hur en elev tar sig an en vetenskaplig text Han exemplifierar med fotosyntesen Elevens vardagskunskaper dominerar laumlsningen Eleven foumlrlitar sig foumlr mycket paring rdquoviktiga ordrdquo Eleven foumlrlitar sig foumlr mycket paring fakta i laumlsandet laumlrande aumlr att samla fakta paring houmlg Eleven anvaumlnder sig inte av kunskaperna fraringn texten utan svarar utifraringn sitt tidigare

vardagstaumlnkande Detta aumlr ytterligare en anledning till att testa vardagsfoumlrestaumlllningar till hur har laumlst texten alltsaring om har tagit till sig inneharingllet eller inte

Vardagligt och vetenskapligt kunnande haringlls aringtskilda Eleven foumlrlitar sig alltfoumlr mycket paring gammalt kunnande daring han foumlrsoumlker foumlrstaring textens

vetenskapliga inneharingll Textens vetenskapliga inneharingll och tidigare kunnande vaumlxelverkar saring att begreppslig

foumlraumlndring uppnarings (Andersson 2001 s 128) Vid en jaumlmfoumlrelse med Haumlgerfelts spraringkliga analys (Haumlgerfelt 2005) kan vi karakterisera grupp 1 och 2 som vattenloumlpare grupp 3 4 och 5 som vadare och grupp 6 som vaumlvare Det finns ocksaring kopplingar till Cummins modell (Holmegaard amp Wikstroumlm 2004 s 545) som beskrivs i stycke 33 och figur 4 De tre foumlrsta punkterna aringterfinns till vaumlnster i Cummins modell och de tre senare till houmlgre Dessa olika strategier har varit vaumlgledande naumlr vi utformat fraringgor om begrepp utifraringn undersoumlknings texter

321 Texten och begreppet Varfoumlr aumlr det daring relevant att titta paring utformningen av texter foumlr att foumlrstaring hur begreppsfoumlrstaringelse garingr till Inom kvantmekaniken pratar man om att olika utbytespartiklar medierar (eng mediate) tre av de fyra fundamentala krafterna (Foumlr den fjaumlrde gravitationen

6

vet man aumlnnu inte om det finns naringgon saringdan partikel men man soumlker efter den) Foumlr att en kraft skall kunna medieras maringste det vara raumltt utbytespartikel och maringste vara i raumltt (kvantmekaniska) tillstaringnd foumlr att naringgon mediering skall kunna ske (Sakurai 1994) Man kan se relationen mellan en text och det begrepp som den beskriver paring samma saumltt I naringgon mening skall texten mediera foumlrmedla en foumlrstaringelse foumlr begreppet till laumlsaren av texten Foumlr att den som laumlser texten skall kunna faring naringgot utbyte av texten maringste det aumlven haumlr vara raumltt tillstaringnd Personen som laumlser texten maringste kunna foumlrstaring spraringket i texten och ha raumltt foumlrkunskaper Den spraringkliga aspekten gaumlller baringde skillnaden i vardagsspraringk och naturvetenskapligt spraringk saringvaumll som de problem som uppkommer om textens spraringk inte aumlr laumlsarens modersmaringl Loumlwing (2002 s 42) sammanfattar behovet av ett fraringn laumlrarens sida genomtaumlnkt spraringk

Man taumlnker inte alltid paring att den kommunikation som sker i skolan bygger paring en speciell kultur och en speciell anvaumlndning av spraringket (Loumlwing 2002 s 42)

Hon poaumlngterar vidare vikten av att aumlmnesdidaktiken och daumlrmed aumlven laumlraren uppmaumlrksammar spraringkets och kulturens roll

Detta gaumlller inte minst det spraringk och det material man anvaumlnder foumlr att konkretisera undervisningen Spraringket i vid mening aumlr ocksaring ett viktigt instrument naumlr det gaumlller att individualisera undervisningen (Loumlwing 2002 s 42)

Vad gaumlller foumlrkunskaper saring speglar dessa tillsammans med spraringkkunskaperna laumlsarens vaumlrldsbild Ur ett holistiskt perspektiv (Gilje amp Grimen 2004) blir det daring enkelt att foumlrstaring att laumlsaren faringr svaringrt att ta till sig texten och foumlrstaring begreppet om det aumlr foumlr stor skillnaden mellan den vaumlrld som laumlsaren har erfarenhet av och foumlrstaringr och den (naturvetenskapliga) vaumlrld som foumlrmedlas i texten Foumlr att komma runt detta maringste varje nytt begrepp foumlrklaras utifraringn saring vardagliga grunder som moumljligt Man kan argumentera foumlr maringnga olika saumltt som kunskap foumlrmedlas eller tas upp paring Ett saumltt aumlr socialkonstruktivistiskt som Bjoumlrn Andersson utgaringr ifraringn i sina undersoumlkningar daumlr han specifikt tittar paring hur spraringket medierar en text och som vi grundat varingra begreppsfoumlrstaringelsefraringgor paring Ett annat aumlr Saumlljoumls mer sociokulturella approach som ocksaring Haumlgerfelth bekaumlnner sig till Daumlr ses kunskap som baumlrare av kulturen i en grupp och medieras endast via spraringk och tal (Saumlljouml i Forsell 2005 kap 4) Saumlljouml diskuterar aumlven saringdant som att inlaumlrning och kunskapsoumlverfoumlring inte finns Han menar att kunskap kan medieras via artefakter i form av boumlcker datorer eller siffersystem men artefakterna kan inte bidra till att individen tillaumlgnar sig naringgon ny abstrakt kunskap eftersom sammanhangen medieras socialt (Saumlljouml 2003) Man kan vidare se kunskapsfoumlrmedlig utifraringn en fenomengrafisk synvinkel saring som Marton vidareutvecklar Anderssons undersoumlkningar (Marton amp Booth 2000) Man kan ocksaring betrakta de processer som ske inne i hjaumlrnan naumlr den stimuleras vid inlaumlrning av naringgon typ av ovanstaringende Som vi ser det aumlr dessa olika foumlrharingllningssaumltt bara en fraringga om vilken del av inlaumlrningsprocessen man studerar Loumlwing och hennes medarbetares diskussion kring vikten av ett medvetet didaktiskt spraringk daumlr man taumlnker igenom begreppsmaumlssiga spraringkliga och didaktisk effekter av kombinationen av foumlrklaringsmodell och spraringkbruk aumlr mer fokuserad paring det som sker i klassrummet (Loumlwing 2002) Vi begraumlnsar varingr undersoumlkning till att gaumllla endast interaktionen mellan en elev och en text om ett begrepp Vi har daumlrfoumlr intagit en aumln mera praktiskt approach Oavsett vilket perspektiv man har saring kvarstaringr det att eleverna i den svenska skolan foumlrvaumlntas laumlsa laumlroboumlcker och laumlxor och

7

utifraringn texter foumlrstaring och laumlra sig om nya begrepp Daumlrfoumlr aumlr det intressant att undersoumlka hur dessa texters utformning paringverkar elevens moumljligheter att foumlrstaring vad texten beskriver Vi har baserat textens utformning paring Anderssons (Andersson 2001) och Martons (Marton amp Booth 2004) undersoumlkningar av vanliga missfoumlrstaringnd bland elever

Neurofysiologisk perspektiv Socialkonstruktivistisk perspektiv

Interaktion Individ - Omgivning

Intern process i hjaumlrnan

Intern process i hjaumlrnan

Socialt utbyte inlaumlrningsprocessMediers via spraringk och text

Sociokulturellt perspektiv

Individ B Individ A

Figur 3 Olika perspektiv paring inlaumlrning som vi ser det Varingr studie beroumlr interaktionen mellan

elev och text

33 Text och spraringk Spraringk och dess anvaumlndning kan karakteriseras enligt maringnga olika modeller En modell som vi funnit anvaumlndbar i varingrt arbete aumlr Cummins modell oumlver andraspraringkselevers spraringk och kunskapsutveckling (se figur 4 nedan) (Holmegaard amp Wikstroumlm 2004 s 545) Cummins anvaumlnder tvaring foumlrkortningar foumlr de vi kallar rdquovardagsspraringkrdquo och rdquovetenskapligtrdquo spraringk BICS = Basic Interpersonal Communicative skills och CALP = Cognitiv Academic Language Proficiency (Holmegaard amp Wikstroumlm 2004 s 545) Denna karakterisering av spraringket staumlmmer mycket vaumll oumlverens med hur Anderssons (Andersson 2001) karaktaumlriserar vardagsfoumlrstaringelse respektive vetenskaplig foumlrstaringelse

8

Vetenskapligt- Skolspraringk

Vardagsspraringk

SituationsoberoendeSituationsberoende

Laringg kognitiv svaringrighetgrad

Houmlg kognitiv svaringrighetsgrad

Figur 4 Cummins modell foumlr andraspraringkselevernas spraringk och kunskapsutveckling

(Holmegaard amp Wikstroumlm 2004 s 545) Enligt Cummins (Holmegaard amp Wikstroumlm 2004) saring skall elever som befinner sig paring avancerade nivaringer arbeta i det oumlversta houmlgra faumlltet alltsaring med en houmlg kognitiv svaringrighetsgrad och situationsoberoende De skall enligt Cummins kunna

argumentera foumlr sin sak identifiera kriterier utveckla och underbygga ideacuteer foumlrsvara aringsikter och bedoumlmningar tolka belaumlgg vaumlrdera kritiskt analysera formulera hypoteser och tillaumlmpa regler och principer paring nya situationer (Holmegaard amp Wikstroumlm 2004 s 545)

De som har svaringrt att foumlrstaring behoumlver ett mer vaumllplanerat arbete i det nedre vaumlnstra faumlltet ndash alltsaring med situationsberoende och log kognitiv svaringrighetsgrad Arbetsuppgifterna kan vara att

identifiera koppla ihop namnge aringterge tillaumlmpa kaumlnda rutiner beskriva iakttagelser ordna sortera och beraumltta 2 (Holmegaard amp Wikstroumlm 2004 s 545)

Foumlr att garing fraringn en laringg till en houmlg kognitiv svaringrighetsgrad kan man garing via de oumlvre houmlgra faumlltet alltsaring genom att foumlrst beharinglla situationsberoendet och sedan garing oumlver till oberoendet Det aumlr haumlr enligt Cummins som man skall arbeta med andraspraringkselever saring att rdquoden kognitiva nivaringn successivt kan houmljas samtidigt som foumlrstaringelsen garanteras genom ett konkret och

9

2 Tyvaumlrr kan man vaumll konstatera att mycket undervisning fortfarande befinner sig i det nedre vaumlnstra houmlrnet Det aumlr inte ovanligt med uppgifter av denna typ paring prov enligt varingr erfarenhet

kontextualiserat inneharingll och ett interaktivt arbetssaumlttrdquo (Holmegaard amp Wikstroumlm 2004 s 545) Foumlr att oumlva de kognitiva faumlrdigheterna arbetar man med att generalisera jaumlmfoumlra konstatera sammanfatta planera klassificera utifraringn kaumlnda kriterier soumlka loumlsningar paring problem omforma information och rekapitulera Loumlwing med flera (Loumlwing 2002 s 77-78) har ocksaring studerat den problematik som uppstaringr i ett klassrum naumlr det inte bara aumlr svenska som skall samsas med det naturvetenskapliga spraringket och kulturen utan flera andra (fraumlmmande) spraringk och kulturer Loumlwing poaumlngterar att de problem som uppstaringr har baringde att goumlra med uppfattningen av matematiskt begrepp och hur man beskriver dem spraringkligt Ett exempel som tas upp aumlr i vilken ordning man multiplicerar tvaring tal med varandra det vill saumlga vilket tal som aumlr multiplikand och vilket som aumlr multiplikator Foumlrstaringelsen foumlrsvaringras ytterligare av att den svenska skolan inte skiljer paring dessa utan anvaumlnder samma ord faktor foumlr dem baringda Detta exempel belyser vikten av att laumlraren aumlr medveten om problematiken och medvetet anvaumlnder spraringket ur en didaktisk synvinkel

Detta kraumlver att laumlraren behaumlrskar en teori foumlr hur elever utgaringende fraringn olika foumlrkunskaper kan tillaumlgna sig aktuella begrepp och strategier Det kraumlver ocksaring att laumlraren genom denna teori har utvecklat ett spraringk som fungerar vid saringvaumll formella som informella foumlrklaringar (Loumlwing 2002 s 77-78)

Vi vill oumlverfoumlra Cummins modell paring elever som skall laumlra sig naturvetenskapligt och matematiskt spraringk daumlrfoumlr att det aumlr i linje med Loumlwings argument att laumlraren maringste anvaumlnda spraringk och foumlrklaringar tillsammans saring att det haumlnger ihop kort sagt anvaumlnda ett didaktiskt spraringk Om vi ser paring naturvetenskapen och matematiken som ett delvis fraumlmmande spraringk saring kan vi anvaumlnda oss av samma undervisningsstrategi foumlr NaMa elever som foumlr Sv2-eleverna Alltsaring anvaumlnda oss av texter som aumlr mer situationsberoende konkreta och kontextualiserade

331 Semantiska faumllt Spraringket karaktaumlriseras inte bara utifraringn hur det anvaumlnds som helhet utan enskilda ord karakteriseras utifraringn sitt sammanhang och faringr aumlven utifraringn detta olika betydelse vilket kan staumllla till det foumlr en ovan laumlsare oavsett aumlmne Foumlr att faring tag paring alla moumljliga inneboumlrder av ett ord kan man rita upp ett ordfaumllt eller semantiskt faumllt Alla moumljliga betydelser kartlaumlggs helt enkelt av ordet genom att det ritas upp hur de aumlr beslaumlktade inboumlrdes Detta aumlr ofta till stor hjaumllp paring andraspraringkselever daring man inte intuitivt kan veta att till exempel ordet jordbruksmark innebaumlr att marken kan anvaumlndas baringde foumlr odling och foumlr djurharingllning Detta saumltt att arbeta med ord knyter ocksaring direkt an till hur naturvetenskapliga begrepp aumlr uppbyggda Varje begrepp aumlr invaumlvt i en struktur av andra begrepp definitioner och lagar Ett begrepp liksom ett ord aumlr aldrig rdquostand alonerdquo och om man inte faringr foumlrklarat foumlr sig hur dess relation aumlr till omgivningen aumlr det inte svaringrt att taumlnka sig att det kan bli missfoumlrstaringnd Ytterligare en viktig karakterisering foumlr att foumlrstaring ett ord och dess inneboumlrd aumlr om det aumlr ett aumlmnesspecifikt ord ett aumlmnesrelaterat ord eller ett allmaumlnt ord Loumlwing (Loumlwing 2002) refererar till Pims forskning som menar att matematikspraringket i skolan aumlr en blandning av vardagsspraringk och matematiskt spraringk (Loumlwing 2002 s 89) Detsamma gaumlller naturligtvis aumlven dar typer av naturvetenskapligt spraringk Aumlmnesspecifika ord aumlr i detta fall de typiskt naturvetenskapliga orden som har en speciell naturvetenskaplig betydelse till exempel fotosyntesen Dessa ord kan laumlras in som regelraumltta glosor och som vanliga saringdana kan de foumlrorsaka ett visst besvaumlr om man laumlr sig fel betydelse eller stavning men aumlr relativt laumltta att aringtgaumlrda Aumlmnesrelaterade ord aumlr ord som baringde har en speciell (naturvetenskaplig) betydelse men som ocksaring har en vanlig betydelse Ett exempel paring ett saringdant ord aumlr axel Axel i varingr kropp optisk axel maskinaxel cylinderaxel (Axelsson Rosander amp Sellgren 2005) Dessa dubbeltydigheter leder naturligtvis till

10

missfoumlrstaringnd och laumlgger krokben foumlr begreppsfoumlrstaringelsen De allmaumlnna orden aumlr de vanliga ord som bygger upp baringde vardagsspraringk och vetenskapligt spraringk men som man anvaumlnder lite olika Loumlwing (Loumlwing 2002) konstaterar ocksaring att om man slarvar med hur man anvaumlnder de olika typerna av ord leder det laumltt till foumlrvirring Hon drar vidare slutsatsen att

Eftersom spraringk och begrepp aumlr intimt kopplade till varandra saring leder ett oklart spraringk inte bara till oklara begrepp utan eleverna faringr dessutom problem med att senare utveckla och foumlrdjupa dessa begrepp (Loumlwing 2002 s 83)

Foumlr andraspraringkselever orsakar dessa olika typer av ord extra problem Dels daumlrfoumlr att andraspraringkslever ofta helt enkelt inte har ett lika stort ordfoumlrraringd som foumlrstaspraringkselever och daumlrmed har mindre att arbeta med foumlr att foumlrstaring en text Dels daumlrfoumlr att kvaliteacuten paring ordfoumlrraringdet kan leda till problem En laumlgre kvaliteacute ge faumlrre associationer att arbeta med och saumlmre moumljligheter att redovisa sina kunskaper Bara foumlr att man kan anvaumlnda ett ord i ett sammanhang innebaumlr inte detta att man fullstaumlndig behaumlrskar alla moumljliga sammanhang och de olika betydelserna ett ord kan ha Detta blir naturligtvis extra problematiskt med de aumlmnesrelaterade orden som har baringde en aumlmnesbetydelse och en vanlig betydelse saring som tex axel eller matematiska begrepp som area omkrets tecken och tangent I matematiken kan aumlven det faktum att olika kulturer representerar tider raumlkneord och talsystem paring olika vis staumllla till problem foumlr en andraspraringkselev (Holmegaard et al 2005) Ord och meningar bildar tillsammans naringgon slags meningbetydelse som texten vill foumlrmedla Det aumlr laumltt att tro att denna mening ligger i textens struktur och ordens betydelse Spraringkforskning (Smith 2000) visar dock att en texts inneboende mening varken ligger i dess ytstruktur (de fysiska egenskaperna ord pauser visuell information) eller i dess djupstruktur (de aspekter av spraringk som inte har med den direkta visuellafysiska oumlverfoumlringen att goumlra) Meningen finns i sammanhanget Ord som not (musikaliskt ord eller fiskeredskap) och ram (bjoumlrntass eller kant kring tavla) exemplifierar detta Man kan inte ens saumlga att en mening faringr sin mening utifraringn dess grammatik eftersom man maringste veta ett ords betydelse innan man kan karakterisera det grammatiskt Exempel paring detta aumlr leda skrapa och skola som alla aumlr baringde verb och substantiv beroende paring sammanhanget (Smith 2000) De absolut svaringrast orden att oumlversaumltta betydelsen av mellan spraringk aumlr prepositioner som enligt Smith rdquoaumlr praktiskt taget ooumlversaumlttbara till ett annat spraringk om man inte foumlrstaringr aringtminstone den fras i vilken de ingaringrrdquo(Smith 2000 s 89) Loumlwing visar paring hur foumlrvirrande det kan bli naumlr elever och laumlrare inte kan komma oumlverens om vilka prepositioner som skall anvaumlndas naumlr man diskuterar division och orden i med och paring anvaumlnds i exemplet av olika personer foumlr att saumlga samma sak (Loumlwing 2002 s 80) I den naturvetenskapliga texten foumlrmedlas logiken och den kausala ordningen i texten av en annan typ av bindeord konjunktioner Exempel paring konjunktioner som anvaumlnds i naturvetenskapliga texter aumlr om medfoumlr att vilket saring att foumlr att liksom genom att ty Detta aumlr en av de mest utmaumlrkande egenskaperna hos en naturvetenskaplig text Om man inte kan foumlrstaring textens sammanhang kan det enligt resonemanget ovan bli svaringrt att foumlrstaring bindeordet Det goumlr texten mer obegriplig vilket i sin tur goumlr sammanhanget mer svaringrfoumlrstaringeligt och saring vidare i en negativ spiral Detta knyter an till varfoumlr kopplingen mellan vardagsfoumlrstaringelsen och den vetenskapliga foumlrstaringelsen (som kommer att diskuteras mer senare) aumlr saring viktig

34 Specifik karakteristik paring Matematiskt och Naturvetenskapligt spraringk Utifraringn ovanstaringende karakterisering av spraringk kan det matematiska spraringket naumlstan ses som ett andra spraringk ndash ett som aumlr skiljt fraringn alla andra spraringk ndash men samtidigt relativt internationellt

11

Det matematiska spraringket aumlr inte sjaumllvklart ens foumlr en elev som laumlser det paring sitt modersmaringl Holmegaard talar om att det har en egen karaktaumlristik med ett eget ordfoumlrraringd och en bestaumlmd struktur (Holmegaard et al 2005 ) En matematisk text kan i viss maringn foumlrstarings oumlver de vanliga spraringkgraumlnserna men man maringste foumlrst laumlra sig det Troligen aumlr der tydligt att det matematiska spraringket aumlr sitt eget eftersom det har en egen uppsaumlttning av symboler och uttryck men aumlven det naturvetenskapliga spraringket kan man se som ett eget spraringk Vi har utifraringn litteraturen (fraumlmst (Axelsson Rosander amp Sellgren 2005) och (Holmegaard et al 2005)) gjort en uppstaumlllning av vad vi tycker kaumlnnetecknar baringde det naturvetenskapliga och det matematiska spraringket som vi diskuterar mer ingaringende nedan

341 Komprimerat koncist och kortfattat Foumlr det foumlrsta aumlr matematiska och naturvetenskapliga texter aumlr ofta korta Detta kan de vara dels foumlr att det finns en maumlngd egna ord och symboler som uppbaumlr en specifik mening som egentligen kan kraumlva en ganska laringng foumlrklaring Men foumlrutom den egna vokabulaumlren saring aumlr dessutom sjaumllva stilen paring spraringket vaumlldigt kortfattat Man anvaumlnder sig generellt inte av fler ord aumln man behoumlver och straumlvar ofta efter att faring en kort och koncis text som inneharingller all information Ofta foumlrutsaumltts nog att man foumlrstaringr varje mening och ord i texten och det ges inte foumlrklaringar paring olika saumltt Man kan saumlga att texterna aumlr vaumlldigt informationsorienterade Det matematiska spraringket i synnerhet aumlr mycket koncist med precisa uttryck Det saknar redundans (aringterupprepning av information) och parafrasering (omskrivande foumlrklaringar) vilket normalt underlaumlttar foumlrstaringelsen i andra spraringkliga sammanhang Daumlrfoumlr aumlr det ocksaring svaringrt att utifraringn texten faring ledtraringdar till ordens och meningarnas betydelse (Holmegaard et al 2005) Detta relaterar ocksaring direkt till det i foumlregaringende stycke refererade resonemanget Smith foumlr att ordens och meningens betydelse ligger i sammanhanget (Smith 2000) Det finns heller inga onoumldiga eller oumlverfloumldiga ord i texterna som kan ge mer foumlrklaringar Stroumlmdahl (2002) sammanfattar det hela med

Det naturvetenskapliga spraringket har som vi sett [ovan] en specifik karaktaumlr och ofta ett inslag av matematik Att foumlrstaring och tillaumlgna sig dessa beraumlttelser kraumlver speciella tolkningsverktyg Vad saumlger exempelvis texten om avgraumlnsningar och giltighet Vilka antaganden har gjorts foumlr de fenomen som beskrivs Att vara medveten om detta aumlr avgoumlrande foumlr att texten skall kunna tolkas paring ett framgaringngsrikt saumltt (Stroumlmdahl 2002 s 142)

Loumlwing beskriver mer specifikt problematiken med det kompakta och precisa matematiskt spraringket

Eftersom elever inte aumlr vana vid texter av det haumlr slaget faringr de problem med att koda av texten och oumlversaumltta den till en matematisk operation (Loumlwing 2002 s 88)

342 Ordningen kausalitet och abstrakt passivitet Vidare aumlr som naumlmndes tidigare den kausala ordningen och hur den foumlrmedlas mycket viktig foumlr textens betydelse i en matematisk text Allt skall foumllja paring vartannat i en logisk ordning Varje bit som tillfogas bygger paring de tidigare resonemangen Om man daring inte har foumlrstaringtt ett av de tidigare blir det svaringrt att foumlrstaring ett senare resonemang Har man tappat bort sig i boumlrjan blir det svaringrt att ta igen senare Jaumlmfoumlr med resonemanget ovan om att betydelsen av en text ligger

12

i sammanhanget som delvis ges av konjunktioner och logiska bindeord Om man inte har den kunskapen som foumlrutsaumltts naumlr man boumlrjar laumlsa texten blir det ocksaring svaringrt Utmaumlrkande foumlr naturvetenskapligt spraringk som helhet aumlr att meningar foumlretraumldesvis skrivs i passiv form vilket innebaumlr att man undviker pronomen i foumlrsta person (Axelsson Rosander amp Sellgren 2005) Det finns ingen naumlrvaro av en beraumlttare vilket goumlr spraringket mer abstrakt Som ett exempel kan man jaumlmfoumlra meningarna Jag tog kontakten i handen stoppade den i vaumlgguttaget och daring lyste lampan med Lampan kopplades in vilket medfoumlrde att den lyste daumlr den foumlsta meningen aumlr skriven i foumlrsta person och den andra aumlr i passiv form

343 Behov av eftertanke vid anvaumlndning av naturvetenskapligt spraringk i skolan Foumlr det tredje har det naturvetenskapliga och matematiska spraringket foumlrutom att man anvaumlnder symboler mer foumlr att illustrera aumln som spraringk samma utmaumlrkande drag vad gaumlller vokabulaumlr och kausala syftning och sammanbindningar I dessa texter finns det maringnga baringde aumlmnesspecifika ord och symboler Flera av dessa kan dessutom laringta som vardagliga ord (Axelsson Rosander amp Sellgren 2005) och uppfattas som naringgot vardagligt och enkelt som man kaumlnner igen vilket medfoumlr att laumlraren tror att eleverna vet ordens inneboumlrd aumlven den naturvetenskapliga (Axelsson Rosander amp Sellgren 2005) Det aumlr dessutom svaringrt att faring ledtraringdar till vad de olika orden betyder eftersom det aumlr ett kortfattat och koncist spraringk vilket naturligtvis ger samma problem som i de matematiska texterna Vidare aumlr ofta sjaumllva inneboumlrden i orden vaumlldigt viktig saring man maringste foumlrstaring dem foumlr att kunna foumlrstaring vad texten handlar om (orden aumlr meningsbaumlrande) och om man inte foumlrstaringr dessa orden kan det saringledes vara svaringrt att foumlrstaring resten Dessvaumlrre kan det vara svaringrt att faring ledtraringdar om nyckelordens betydelse eftersom naturvetenskapliga texter ofta karaktaumlriseras av att de ord som anvaumlnds definierar varandra Det blir som ett naumlt av sammankopplade definitioner (Axelsson Rosander amp Sellgren 2005) Detta goumlr att naumlr man skall laumlra sig ett naturvetenskapligt aumlmne har det aumlmnet och inlaumlrningsprocessen ocksaring en spraringklig dimension Baringde Stroumlmdahl och Loumlwing trycker paring vikten av att se spraringket som en del av naturvetenskapen och av att anvaumlnda det genomtaumlnkt och didaktiskt fraringn laumlrarens sida

Den professionella laumlraren har genom sin utbildning skaffat sig den foumlrmaringga som kraumlvs foumlr en saringdan tolkningsprocess Eleven befinner sig i graumlnsomraringdet mellan sin egen vardagliga erfarenhetsgrundade foumlrmaringga att tolka texter i ett allmaumlnkulturellt perspektiv (med allmaumlnkulturella tolkningsverktyg) och det saumltt att resonera som sker inom de naturvetenskapliga diskurserna Det blir daumlrfoumlr ett ansvar foumlr laumlraren att explicit goumlra tolkningsverktygen och tolkningar foumlr den studerande (Stroumlmdahl 2002 s 142)

Att laumlra sig det naturvetenskapliga spraringket och spraringkstrukturen blir lite som naumlr man laumlr sig ett andraspraringk ndash foumlr att kunna laumlra in och foumlrstaring begreppen maringste man foumlrst foumlrstaring och laumlra sig orden som beskriver dessa Foumlr att kunna laumlsa texten maringste man foumlrst ha kommit oumlver en troumlskelnivaring daumlr man foumlrstaringr de ord som ingaringr Att laumlsa en naturvetenskaplig eller matematisk text utan att ha foumlrstaringelse foumlr ett antal av nyckelbegreppen i texten (de som texten inte avser att foumlrklara) blir lite som att laumlsa en text paring italienska eller kanske foumlr matematikern paring kinesiska som foumlrklarar italienskakinesiska

13

35 Varfoumlr en beraumlttande text Varfoumlr skulle daring en beraumlttande text goumlra jobbet baumlttre aumln en naturvetenskaplig text Naturvetenskapen aumlr ju till sin struktur logisk och kausal och man bygger upp texten paring samma saumltt borde detta leda till fullkomlig glasklarhet om aumln en naringgot kompakt text Strikt naturvetenskapliga texter aumlr ju som vi har diskuterat och relaterat till Loumlwing (2002) och Stroumlmdahl (2002) tidigare dock ofta svaringrgenomtraumlngliga och abstrakta Foumlr att utoumlver de spraringkliga och didaktiska perspektiv som beskrevs i foumlrra avsnittet reda ut varfoumlr vi har laumlttare foumlr att ta till oss beraumlttande texter aumln abstrakta - logiska texter kan man titta paring vilken roll man tror att spraringket har spelat under maumlnniskans utveckling Peter Gaumlrdenfors beskriver i boken Hur Homo blev Sapiens (Gaumlrdenfors 2000) maringnga olika aspekter av spraringkutveckling och visar att intentionalitet och foumlrmaringgan att tala om abstrakta saker som inte finns haumlr och nu aumlr en vaumlsentlig skillnad mellan maumlnniskors spraringk och andra primaters spraringk viket aumlven Vygotskji tar upp i Thougt and Language (Vygotskji 1934) Detta torde peka paring att naturvetenskapliga texter aumlr naringgot vi har laumltt foumlr att ta till oss eftersom de ofta beskriver just de abstrakta saker vi inte kan se haumlr och nu En annan central aspekt av det maumlnskliga spraringket och dess koppling till varingr evolution aumlr att det aumlr narrativt dvs beraumlttande (Gaumlrdenfors 2000 s 147) Denna aspekt saknas fullstaumlndig i ett strikt naturvetenskaplig spraringk Gaumlrdenfors redovisar vidare de teorier som ur ett evolutionsperspektiv beskriver att spraringket fraumlmst har utvecklats som en funktion av social samvaro Naumlr grupperna med maumlnniskor blev stoumlrre kunde man inte saring som andra primater kunde goumlra uppeharinglla den sociala kontakten med alla i gruppen genom att putsa varandra Man hinner helt enkelt inte med Med ett utvecklat spraringk kan man hinna med att baringde socialt putsa maringnga fler och samtidigt ha haumlnderna fria foumlr annat Detta betyder alltsaring att ett beraumlttande spraringk aumlr naringgot fundamentalt maumlnskligt och naringgot som vi har laumltt foumlr att ta till oss daumlrfoumlr att det aumlr en del i det som vi gjort oss till Varingr utveckling aumlr alltsaring knuten till att beraumltta foumlr varandra om andra maumlnniskor den typen av spraringk aumlr en del av det som gjort oss till Homo Sapiens den taumlnkande maumlnniskan Den beraumlttande texten skapar en struktur foumlr minnet foumlrlaumlnger det utanfoumlr varingra hjaumlrnor och oumlkar varingr foumlrmaringga att minnas och kombinera aumlr en del av det som goumlr maumlnskliga och moumljligheten att hantera information aumlr en foumlrutsaumlttning foumlr att kunna reflektera och anpassa oss paring det saumltt vi aumlr baumlst i vaumlrlden paring Det visar sig ocksaring att Schimpanser som man laumlrt att tala teckenspraringk eller autistiska barn har problem med eller inte kan ta till sig ett beraumlttande spraringk som inte handlar om haumlr och nu Gaumlrdenfors (2000) sammanfattar de egenskaper en beraumlttande text har med tidsuppfattning orsaksuppfattning - kausalitet ordnar element i ett historisk sammanhang

Om man jaumlmfoumlr detta med vad som gaumlller foumlr en naturvetenskaplig struktur definitioner och lagar (orsaksuppfattning) ordnas i teorier efter hur de haumlnger samman (tids och orsaksuppfattning) och tillsammans beskriver de modeller och utvecklar tidigare modeller (ordning i ett sammanhang) saring aumlr det kanske inte saring svaringrt att foumlrstaring att en beraumlttande text laumlmpar sig mycket vaumll foumlr att beskriva ett naturvetenskapligt begrepp (Gaumlrdenfors 2000)

14

4 Metod

41 Oumlvergripande Vi har valt att anvaumlnda oss av en experimentell design med en enkaumltundersoumlkning Orsaken aumlr att vi vill undersoumlka hur en skriftlig text foumlrmedlar ett begrepp till eleven Foumlr att inte interferera i oumlverfoumlringen mellan text och elev vill vi haringlla sjaumllva undersoumlkningen fullstaumlndigt textbaserad ocksaring Foumlr att undersoumlka hur de olika aspekterna paring naturvetenskapligt spraringk paringverkar elevens begreppsfoumlrstaringelse har vi konstruerat en enkaumlt Vi har valt ut tre olika begrepp elektrisk spaumlnning kemiska reaktioner och ekvationer fraringn aumlmnena fysik kemi respektive matematik Varje begrepp beskrivs med tvaring olika typer av texter I enkaumlt A (Akademisk) aumlr texterna naturvetenskapligt akademiska och laumltt fragmentariska till sin uppbyggnad De saknar underlaumlttande syftningar och bindeord I enkaumlt B (Beraumlttande) beskriver texterna samma begrepp i en mer beraumlttande form som har sin utgaringngspunkt i naringgot vardagligt som (naumlstan) alla elever kan foumlrvaumlntas kaumlnna till Spraringket i denna enkaumlt aumlr uppbyggt med korta meningar utan foumlrvirrande inskjutna satser De syftningar som finns haringller samman texten och understryker sammanhanget Passiva satser har oumlver huvudtaget inte anvaumlnts Man skall faring kaumlnslan av att det aumlr en beraumlttande roumlst i texten En annan distinkt skillnad mellan de baringda texterna aumlr att den akademiska texten foumlrutsaumltter att eleverna kan vissa begrepp redan innan jfr teoriavsnittet om naturvetenskapliga begrepp med definition som bygger paring definitioner Den beraumlttande texten foumlrklarar varje nytt ord eller begrepp som maringste anvaumlndas I varingr analogi med naturvetenskapligt och matematiskt spraringk som ett andraspraringk har vi alltsaring anvaumlnt oss av Cummins modell daumlr man arbetar med ett konkret och kontextualiserat inneharingll (Axelsson Rosander amp Sellgren 2005) (se aumlven figur 4 i teoriavsnittet) Den oberoende variabeln som vi har undersoumlkt aumlr textens uppbyggnad antingen Akademisk rdquoArdquo eller Beraumlttande rdquoBrdquo Den beroende variabeln begreppsfoumlrstaringelsen testar vi genom ett antal fraringgor Fraringgorna testar till viss del det som foumlrutsaumltts i den ena och foumlrklaras i den andra texten men som framfoumlrallt testar om eleverna utifraringn texten har foumlrstaringtt det begrepp som texten beskriver I vissa av fraringgorna har nyckelord foumlrkommit i texten men inte i fraringga och svarsalternativ I andra fraringgor finns nyckelorden baringde i fraringgorna och bland svarsalternativen dock inte alltid i raumltt svar Denna konstruktion garingr ut paring att foumlrsaumlkra sig om att elevens svar beror paring vad som laumlsts i texten och inte som ett resultat av fyllerioumlvningar med fraringgor och svar Eleverna har aumlven svarat paring fraringgor om hur de uppfattade texterna

411 Etiska aspekter Foumlr att saumlkerstaumllla den etiska aspekten foumlrsaumlkrades varje elev om att enkaumlten aumlr valfri och anonym samt att den inte kommer att anvaumlndas foumlr naringgot annat syfte aumln vetenskapliga undersoumlkningar Paring foumlljande saumltt har vi straumlvat att efterfoumllja Vetenskapsraringdets fyra etiska krav (Vetenskapsraringdet s 791014) Samtyckeskravet ndash genom att alla elever informerades om att enkaumlten var helt valfri Konfidentialitetskravet ndash genom att enkaumlterna aumlr helt anonyma och det finns

oumlverhuvudtaget inga personuppgifter eller naringgot som kan goumlra att man kan sparingra en enkaumlt till en viss elev

Nyttjandekravet ndash genom att materialet endast anvaumlnds foumlr forskningsaumlndamaringl och eleverna informeras om detta

Informationskravet ndash Genom att eleverna fick information om att syftet med enkaumlterna var att undersoumlka texters betydelse foumlr begreppsfoumlrstaringelsen

15

42 Praktiskt utfoumlrande Idealt skulle vi vilja goumlra en enkaumltundersoumlkning paring ett randomiserat urval av 16-aringringar baringde de som har valt att garing vidare i gymnasiet och de som inte valt det Av praktiska skaumll har vi inte kunnat goumlra det utan har gjort en undersoumlkning paring tillgaumlngliga gymnasieskolor i Goumlteborg Varingr population aumlr alltsaring alla gymnasister i aringrskurs 1 Vi representerar detta med de tillgaumlngliga gymnasisterna i aringk 1 i Goumlteborg Detta torde vara en god representation eftersom gymnasister i Goumlteborg baringde kommer fraringn stan men ocksaring bestaringr av eleverna fraringn kranskommunerna daumlr landsbygd finns representerad Vidare finns det en god spridning paring om man har svenska som sitt modersmaringl eller som sitt andraspraringk vilket aumlr en misstaumlnkt samspelsvariabel Dessutom vill vi komma bort fraringn laumlrarens inverkan Alltsaring vill vi att de inte skall ha haft en laumlrare foumlr laumlnge och aringrskurs 1 skall i naringgon mening ha en standardiserad kunskap fraringn grundskolan men har aumlnnu inte hunnit laumlsa saumlrkilt mycket Naturvetenskap paring gymnasiet Foumlrsoumlkspersonerna delas fullstaumlndigt randomiserat in i tvaring grupper daumlr alla faringr laumlsa tre texter Foumlr att aringstadkomma randomisering har vi gjort slumptabeller foumlr tvaring betingelser innan utdelningen av enkaumlterna I enkaumlterna ingaringr ett antal olika kontrollfraringgor som anvaumlnds foumlr att kontrollera att det verkligen aumlr en slumpmaumlssig foumlrdelning Enkaumlterna har delats ut till 380 elever paring N S och E programmet paring Samskolan Angeredsgymnasiet Elof Lindaumllvsgymnasiet Hvitfeldtska och NTI-gymnasiet

43 Utformning av texter och fraringgor

431 Fysik Fysiktextens utformning och fraringgorna och kring fysikalisk begreppsfoumlrstaringelse utgick fraringn Anderssons studier av vanliga missuppfattningar av begrepp som elever har (Andersson 2001) Marton och Booth haumlnvisar ocksaring och exemplifierar fraringn dessa studier i sina resonemang kring hur elever laumlr sig begrepp utifraringn en fenomengrafisk staringndpunkt (Marton amp Booth 2000 kap 4) Utifraringn tvaring av de vanligaste fysikboumlckerna Quanta A (Ekstig et al 2000) samt Heureka A (Bergstroumlm et al 2004) gjordes en lista paring de begreppomraringden som uppleves ha stoumlrre problem med missuppfattningar och begreppsfoumlrstaringelse aumln andra Newtonsk mekanik alla tre lagarna Foumlrharingllandet Tyngd - Massa - Kraft Spaumlnning ( och stroumlm) Magnetism Induktion Kvantbegreppet

4211 Det valda begreppet Begreppet spaumlnning U valdes av tre skaumll Dels aumlr det ett ganska litet och vaumlldefinierat begrepp Dels aumlr det ett begrepp som erfarenhetsmaumlssigt vid kontakt med elever varingllar stora svaringrigheter foumlr att ta till sig Slutligen aumlr det kanske foumlr att det kan tyckas vara ett litet begrepp ofta styvmoderlig behandlat i laumlroboumlckerna Andersson beskriver hur det i maringnga foumlrklaringsmodeller inte ens finns med som en noumldvaumlndig komponent utan det istaumlllet blir stroumlmmen I som faringr huvudrollen Se tabell 1

16

Tabell 1 Skillnader i hur laumlrare och elever foumlrstaring begreppet spaumlnning enligt Andersson (Andersson 2001)

Begrepp Fysikalisk beskrivning av begreppet (Laumlrarens bild )

Elevens foumlrstaringelse av begreppet

Systemtaumlnkande Sekvenstaumlnkande Elektroner beter sig som en kvantmekanisk vaumltska dvs all information medieras med ljusets hastighet

Foumlrbrukning i sekvens Komponenterna i en krets goumlr aringt stroumlm Spaumlnning

Spaumlnningen orsakas av en elektrostatisk potentialskillnad

Spaumlnning orsakas av stroumlm

I verkligheten beror spaumlnning paring en potentialskillnad och stroumlmmen uppkommer som en konsekvens av detta daring fria laddningar foumlrsoumlker utjaumlmna potentialskillnad genom att foumlrflytta sig i en ledare Se ekvation 1 och 2

U= V2-V1 (1) I= f (U) (2)

I Quanta A (Ekstig et al 2000) finns en text som introducerar begreppet spaumlnning som aumlr typisk foumlr texter som i och foumlr sig aumlr fysikaliskt korrekta men som maringste vara oerhoumlrt svaringrbegripliga foumlr naringgon som foumlr foumlrsta garingngen kommer i kontakt med begreppet och detta naturvetenskapliga saumltt att beskriva det I Heureka A (Bergstroumlm et al 2004) finns en annan text som i och foumlr sig aumlr mycket laumlttare att foumllja med i men som introducerar spaumlnning som naringgot som finns i batterier och definieras utifraringn SI enheterna och relationen mellan energi och laddningsmaumlngd Texten fraringn Quanta A (Ekstig et al 2000) (se bilaga 1 foumlr originaltexten) men en lite modifiering valdes att representera en naturvetenskaplig text skriven med ett strikt men fragmentariskt spraringk Modifiering roumlr den foumlrsta meningen I originaltexten finns en bild paring en bandgenerator Denna bild har vi valt bort daring vi velat haringlla oss till inverkan paring begreppsfoumlrstaringelsen av endast texten och dess utformning Akademisk text En bandgenerator anvaumlnds foumlr att med hjaumllp av statisk elektricitet ladda upp tvaring kulor som inte staringr i kontakt med varandra I en bandgenerator flyttas laddningar mellan en stoumlrre och en mindre kula vilket orsakar en laddning mellan kulorna Med denna teknik kan man skapa mycket stora spaumlnningar Det bildas ett elektriskt faumllt mellan de tvaring laddade kropparna Det finns ett samband mellan det elektriska faumlltet och spaumlnningen Vid tillraumlckligt houmlga spaumlnningar kan man faring en gnista ett oumlverslag i form av en snabb elektrisk urladdning mellan kulorna I luften finns det fria elektroner I starka elektriska faumllt accelereras dessa och stoumlter ihop med luftmolekyler Luften blir saring varm att den lyser Den ploumltsliga uppvaumlrmningen goumlr att luften expanderar i en ljudvaringg som vi uppfattar som knall En anvaumlndbar spaumlnningskaumllla maringste kunna ge en konrollerbar urladdning Det var foumlrst aringr 1800 som man fick tillgaringng till en saringdan spaumlnningskaumllla daring Allesandro Volta konstruerar ett batteri som kunde ge en varaktig likspaumlnning Voltas stapel bestaringr av ett antal celler sammankopplade fraringn pluspol till minuspol en seriekoppling Den spaumlnning som uppstaringr mellan batteriets poler aumlr en foumlljd av att kemiska energi omvandlas till elektrisk energi Spaumlnning betecknas med U och enheten aumlr 1 Volt (en volt) Den elektriska spaumlnningen maumlts med en voltmeter Spaumlnning maumlts alltid mellan tvaring punkter i en elektrisk krets Voltmetern ansluts till de tvaring punkterna Quanta A (Ekstig et al 2000 s 191)

17

Beraumlttande text Vad beror aringska och blixt paring Varfoumlr slaringr blixten ibland ned i marken och ibland uppe i molnen

Blixt och aringska uppkommer naumlr det aumlr mycket varmt ute Daring boumlrjar luften att cirkulera vaumlldigt snabbt mellan marken och himlen I luft- och vattenmolekylerna uppe i molnen rivs daring elektroner loss Elektronerna har blivit fria att roumlra sig och kan foumlrflytta sig fraringn ett moln till ett annat I ett moln kan det bli ett oumlverskott paring elektroner och jaumlmfoumlrt med marken blir daring molnet minusluddat Ett annat moln som kan ha laumlmnat ifraringn sig elektroner blir plusladdat De tvaring molnen faringr olika laddning det vill saumlga att ett moln aumlr plusladdat och det andra molnet aumlr minusladdat Man saumlger att det uppkommer en skillnad i elektrisk potential mellan molnen Skillnaden i laddning skapar ocksaring ett elektriskt faumllt Det elektriska faumlltet aumlr helt enkelt hur starkt en elektron i luften mellan molnen dras till plusmolnet och stoumlts bort fraringn minusmolnet Om molnet med foumlr maringnga elektroner aumlr starkt laddat och ganska naumlra marken vill elektronerna utjaumlmna skillnaden genom att stroumlmma ned till marken Om molnen aumlr paring laringngt avstaringnd fraringn marken aumlr tendensen att utjaumlmna laddningen mindre Hur stark denna oumlnskan aumlr att utjaumlmna ojaumlmnheterna i laddning kallas foumlr spaumlnning Spaumlnningen beror baringde paring skillnaden i potential och paring avstaringndet mellan det laddade molnet och marken Det kan ocksaring vara saring att det aumlr mycket laringngt till marken och det aumlr laumlttare att utjaumlmna de olika laddningar mellan tvaring moln som aumlr olika laddade Daring bildas spaumlnningen mellan de tvaring molnen

Man laringter ofta bokstaven U symbolisera spaumlnning Spaumlnningen aumlr alltsaring hur strak tendensen att utjaumlmna skillnaden i laddning aumlr Om spaumlnningen

aumlr mycket stor rusar elektronerna fraringn molnet daumlr det aumlr ett oumlverskott paring elektroner till marken eller ett annat moln daumlr det saknas elektroner Det ser vi som en blixt Detta aumlr foumlrklaringen till varfoumlr blixten ibland slaringr i marken och ibland uppe i molnen

Man anvaumlnder ju spaumlnning och elektriska stroumlmmar varje dag Varfoumlr faringr man inte en blixt i sig daring Varfoumlr lyser en lampa naumlr man stoppar kontakten i vaumlggen

Vi sticker in lampsladden i de tvaring haringlen i en vaumlggkontaken Trots att det foumlr det mesta inte syns saring bestaringr lampsladden av tvaring hopsatta tunnare sladdar En sladd leder fraringn de ena haringlet i vaumlggen till lampan Den andra sladden leder tillbaka fraringn lampan till det andra haringlet i vaumlggen Det foumlrsta haringlet har en houmlgre elektrisk potential (mera minus) och det andar haringlet har en laumlgre elektrisk potential (mera plus) Precis som med molnen finns det en spaumlnning mellan de tvaring haringlen i vaumlggen Foumlr att foumlrsoumlka jaumlmna ut den elektriska potentialskillnaden blir det en stroumlm Det betyder att vi har en krets daumlr laddningarna fraringn det ena haringlet stroumlmmar genom sladden till lampan och tillbaka genom den andar delen av lampsladden till det andar haringlet Stroumlmmen goumlr gloumldtraringden i lampan varm och daring lyser den Om vi kopplar in lampan med hjaumllp av tvaring sladdar till ett batteri haumlnder samma sak Batteriets tvaring kontakter har olika potential Foumlr att foumlrsoumlka jaumlmna ut den potentialskillnaden blir det en stroumlm genom en sladd till lampan och sedan fraringn lampa genom den andar sladden tillbaka till lampan Skillnaden mellan ett batteri och en vaumlgg konakt aumlr att i vaumlggkontakten bestaumlmmer Vattenfall vilket haringl som har vilken potential I ett batteri skapas potentialskillnaden genom en kemisk reaktion Man laringter ofta bokstaven I symbolisera stroumlm

Blixten aumlr en mycket kortvarig stroumlm och nu vet vi baringde hur den uppkommer och hur man kan anvaumlnda spaumlnning och stroumlm paring ett kontrollerat saumltt hemma

4212 Fraringgor om begreppet Fraringgorna om begreppet spaumlnning utgick fraringn Anderssons studier (Andersson 2001) av vanliga missuppfattningar av begrepp och fraringgorna staumllldes utifraringn texten och dessa missuppfattningar Ytterligare en aspekt av texten aumlr om den foumlrklarar eller foumlrutsaumltter kunskap om nya begrepp Haumlr aumlr det en stor skillnad Laumlrobokstexten foumlrutsaumltter naumlstan alla begrepp utom spaumlnning som den foumlrsoumlker foumlrklara medan varingr text foumlrklarar varje begrepp som introduceras som kan taumlnkas vara nytt baringde ur spraringkligt som begreppsmaumlssigt perspektiv Laumlrobokstexten foumlrutsaumltter att eleverna kaumlnner till och foumlrstaringr vad en bandgenerator aumlr och vad den goumlr vad laddning innebaumlr och vad en elektron aumlr att stroumlm orsakas av en tendens att vilja

18