9789147143818 by Smakprov Media AB

Elfström, Nilsson, Sterner, Wehner-Godée

Barn och naturvetenskap

ad har naturvetenskap med lärande och barn att göra? En hel del faktiskt. Inom naturvetenskaplig forskning finns en lång tradition av utforskande, undersökande och experimenterande för att lösa forskningsproblem. Barn utforskar, undersöker och experimenterar också för att komma underfund med hur världen fungerar. Det finns stora skillnader, men även betydelsefulla likheter mellan hur en vetenskapsman arbetar och hur ett barn utforskar naturvetenskap i sin närmiljö. I denna reviderade upplaga av Barn och naturvetenskap som behandlar de naturvetenskapliga ämnenas didaktik för förskolans och skolans tidiga år tar författarna fasta på likheterna i de naturvetenskapliga forskarnas sätt att arbeta och jämför det med ett utforskande och undersökande arbetssätt med barnen. Författarna betonar vikten av tilltron till barns egen förmåga och tar avstamp i barnens eget utforskande. Teorier om lärande kopplas till praktiska exempel från förskolans och skolans arbete med naturvetenskap, och exempel ges även från lärarstudenters utforskande. Andra betydelsefulla områden som behandlas är produktiva frågor, olika sätt att påbörja projekt, materialets betydelse som den tredje pedagogen samt viktiga begrepp som pedagogisk dokumentation, mångfald, olikhet och utvärdering. Läsaren bjuds att ta del av inspirerande exempel på hur man kan arbeta praktiskt och teoretiskt tillsammans med barn i olika naturvetenskapliga projekt. Denna reviderade upplaga är även utökad med ett nytt kapitel som tar upp exempel på hur barn i förskola och grundskola utforskar biologisk mångfald i den egna närmiljön.

BARN OCH NATURVETENSKAP – upptäcka, utforska, lära i förskola och skola Ingela Elfström Bodil Nilsson Lillemor Sterner Christina Wehner-Godée

Författarna Ingela Elfström, Bodil Nilsson, Lillemor Sterner och Christina Wehner-Godée är eller har varit verksamma vid lärarutbildningen vid Stockholms universitet.

Best.nr 47-14381-8 Tryck.nr 47-14381-8

Tredje upplagan

Förläggare: Mattias Nykvist Projektledare: Helena Hammarqvist Redaktör: Camilla Nevby Formgivning: Nette Lövgren Omslag: Nette Lövgren

Tredje upplagan 3 Repro: Integra Software Services, Indien Tryck: Livonia, Lettland 2022

KOPIERINGSFÖRBUD Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och elevers begränsade rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner och universitet. Intrång i upphovshavarens rättigheter enligt upphovsrättslagen kan medföra straff (böter eller fängelse), skadestånd och beslag/förstöring av olovligt framställt material. Såväl analog som digital kopiering regleras i BONUS-avtalet. Läs mer på www.bonuscopyright.se. Liber AB, 113 98 Stockholm Kundservice: 08-690 90 00 kundservice.liber@liber.se www.liber.se

Innehåll Förord 8

Materialets betydelse 76

Inledning 11

Sorteringsövningar 79 Andra sätt att börja 82

Naturvetenskapligt arbetssätt 14 Naturvetenskaplig didaktisk forskning och undervisning 15

Följa, värdera och utvärdera lärprocesser 86 Pedagogisk dokumentation kopplad till ett innehåll 87

Naturvetenskaplig forskning 16

Retrospektiv och prospektiv dokumentation 87

Naturvetenskapliga upptäckter 18

Ett kollektivt verktyg 88

Utforskande och undersökande arbetssätt 20

Att använda pedagogisk dokumentation som lärare 90

Utforskande, undersökande och begreppsbildning 23

Projektera – att göra ett upplägg för ett projekt 91

Olika perspektiv på kunskap och lärande 26

Små barns naturvetenskapliga utforskande 93

Empiristisk kunskapstradition 27

Dokumentera händelser – det barnen gör 93

Konstruktivism 29

Tid att undersöka 97

Sociokulturellt perspektiv 31 Ett utforskande arbetssätt 32 Sammanfattning 34 Att kommunicera och gestalta tankar 35

Dokumentera och kommunicera – projektarbete med femåringar 99 Organisation av projektarbetet 100 Barnen har teorier om träd 100

Tilltro till barns förmåga och strategier 35

Begreppsbildning 106

Lärande individuellt och i grupp 39

Konkret undersökande möter fantasirika spekulationer 110

Följa och dokumentera lärprocesser 43 Skapa en relation till platsen, materialet och uppgiften 44

Sammanställning av höstens arbete 114

De hundra språken 46

Låta idéerna mötas 115

Vårens projekt – välja spår att fördjupa 114 Pedagogisk dokumentation som ett verktyg för utvärdering 120

Naturvetenskapligt utforskande arbete 54 Börja för att komma vidare 55 Att ”äga” frågan 55 Noggranna observationer med hjälp av bildspråket 68 Produktiva frågor 69 Concept Cartoons 73

Frågor styr 120 Vad lärde sig barnen? 122 Kunskap och mening 124 Trädet – ett projekt i skolan med dokumentationen som styrmedel 125 Syften med projektet 125

Undervisningsprocessen 125 Ämneskunskap 133 Organisation, lärande grupper och lärprocesser 135 Ett utforskande där barnet äger frågan 138 Projektets pedagogiska dokumentation 138 Språkets betydelse och kopplingen till läsoch skrivinlärning 139

Inget nytt under solen 164 Idéer och tänkvärda tankar 165 Carl von Linné 165 John Dewey – learning by doing 166 Primary Science i Storbritannien 167 Coombes School 168

Vad lärde sig barnen av projektet? 140

Bifrostskolan 168

Fler infallsvinklar 140

Reggio Emilia och Reggio Children 169

Slutkommentarer 141

Framtiden 172 Ämneskunskap som möter barns frågor 142 Ämneskunniga lärare 143 Hur gamla är stenar och har de varit levande? 145 Om stenars ålder och hur de har bildats 145 Döda stenar som en gång varit levande 147

Ekologiskt kretsloppstänkande 173 Utforskande och lärande 173 Förskolebarn utforskar vattnets kretslopp 173 Lera och vattnets kretslopp – ett pilotprojekt i skolan 177 Vattnets kretslopp 183

Levande eller dött 148

Rådjursprojektet – ett projekt om liv, död och återfödelse 184

Kan man förstå vad fåglarna säger? 150

Biologisk mångfald 192

Fåglarnas anpassning till miljön 151 Varför svävar man fritt i rymden? 152 Om tyngdkraften 152 Barn tycker om att öka eller minska friktionen 153 Karuseller och gungbrädor 153

Kolets kretslopp 191 Slutkommentarer 203 Litteratur 204 Bildförteckning 208 Register 209

Hur kan ljuset studsa? 155 Ljusets reflektion 156 Regnbågens alla färger 157 Varför kan man se månen på dagen? 158 Om jordens, solens och månens rörelser i förhållande till varandra 159 Morgonstjärnan är egentligen planeten Venus 159 Att mäta tid med skuggor 160 Månens faser 160 Olika kalendrar 161 Stjärnbilder och myter 162 Vi ser Betelgeuse som den såg ut för sexhundra år sedan 162

* ett varmt tack till

Margareta Adolphson, Gunilla Dahlberg, Susanna Ekström, Mats Hansson, Elisabeth Nordin-Hultman, Sofie Stenlund och Håkan Sterner för genomgången av hela eller delar av manuskriptet och för konstruktiv kritik. Ett varmt tack även till de förskolor och skolor som har bidragit med inspirerande exempel.

Förord ”Det roligaste med att flyga med pappersplan är att de aldrig flyger likadant”, säger Gustav fyra år, och visar på människans stora drivkraft att inte veta hur det går nästa gång. Att upptäcka likheter och skillnader, att göra distinktioner, är något som vi människor enligt den chilenske biologen Humberto Maturana älskar att göra. Det får oss att tänka. Den här boken präglas av barns iver att utforska olikheter och skillnader – av liv och lärprocesser – och författarnas reflektioner kring barnens tänkande och göranden. Vid läsningen har jag hela tiden återkommit till hur viktigt det är att ”lyssna” till barns förundran, nyfikenhet och frågor och låta dem undersöka och utforska det som engagerar dem, hur komplicerat det än verkar. Det förutsätter att vi inte genast förenklar, utan att vi i stället som lärare försöker härbärgera komplexitet, en komplexitet som innefattar både ämnesområden, arbetssätt och teoretiska perspektiv. Under 1990-talet påbörjade vi vid Lärarhögskolan i Stockholm, numera del av Stockholms universitet, ett omfattande förändringsarbete med inriktning mot lärande i förskolan och de första åren i grundskolan. I förändringsarbetet, som påbörjades i Stockholmsprojektet i nära samarbete med förskolor och skolor, har vi tydliggjort innehållet, det vill säga de ”ämnesområden” som ska ge de blivande lärarna en kunskapsgrund i yrket. Vi har också gett lärarutbildningen för de yngre åldrarna en tydligare forskningsbas, samtidigt som vi gett utbildningen en tydligare praktisk förankring. Det har varit ett mödosamt arbete eftersom det till stor del handlat om att utmana förgivettagna föreställningar

om barn, kunskap, lärande och lärmiljön, och om hur vi i lärarutbildningen ska kunna integrera lärarkunskap, ämnesdidaktik, ämnesteori och verksamhetsförlagd utbildning. De tankar och beskrivningar av olika projekt som ges i den här boken är ett mycket viktigt bidrag till denna förändringsprocess. Författarna delar här med sig av sitt fortlöpande sökande för att finna nya former för ett naturvetenskapligt utforskande arbetssätt. En fråga som de ställer är varför det i grundskolan finns ett vikande intresse för skolämnena biologi, fysik och kemi när erfarenheten visar att små barn mycket tidigt är intresserade och fascinerade av naturvetenskapliga fenomen. Kan det möjligen handla om hur undervisningen i dessa ämnen bedrivs, både i skolan och i lärarutbildningen? För att svara på dessa frågor utmanar författarna de förändringsstrategier som hittills prövats för att inspirera till ett större intresse för de naturvetenskapliga ämnena i skolan och i lärarutbildningen. De utmanar bland annat det naturvetenskapliga empiristiska grundantagandet att världen går att upptäcka och att språket avspeglar världen – något som får till konsekvens att vi ser på världen på ett objektifierat sätt. Med stöd i egna erfarenheter och i nyare didaktisk och ämnesdidaktisk forskning överskrider de också traditionell naturvetenskaplig undervisning som framför allt fokuserat sådana ämneskunskaper och laborationer där svaren redan ligger färdiga. En stor styrka i boken är att författarna genom teoretiska ställningstaganden och konstruktiva praktiska exempel på barns utforskande, reder ut några vanliga motsättningar inom utbildningstänkandet, som dualismen mellan ämnesteori och lärarkunskap, mellan kropp och själ och mellan barnet och den vuxne. Samtidigt som de för fram vikten av gedigna ämnes didaktiska kunskaper och ämnesteori, som kan hjälpa

barn och studenter att synliggöra vardags-, skolämnes- och vetenskapliga begreppsvärldar, förordar de att undervisningen bör börja i ett aktivt utforskande med fokus på vad som händer i själva görandet, och där barnens och studenternas egna frågor och teorier ses som värda att uppmuntras och undersökas vidare. Utgångspunkten är den italienske filosofen Loris Malaguzzis tänkande att ”alla barn är intelligenta” – att alla barn oavsett social bakgrund, etnicitet eller funktionshinder är på upptäcktsfärd i världen och utforskar världen utifrån sina egna tankar och teorier och på så sätt försöker skapa mening i världen. En mening som de också vill kommunicera till andra. Denna utgångspunkt förutsätter en lärandekultur som bygger på ett aktivt lyssnande på det som väcker barns och studenters intresse. Med hjälp av öppna och konstruktiva frågor, som kan stödja utforskande och bidra till en djupare förståelse av olika begreppsvärldar, överskrids också ett av pedagogikens värsta gissel, det enkla fråga–svar-mönstret. Grunden för ett sådant överskridande har varit pedagogisk dokumentation. Liksom studenterna i lärarutbildningen och lärarna i förskolor och skolor har författarna i egenskap av lärarutbildare mycket medvetet arbetat med pedagogisk dokumentation och reflektion. På så sätt har de kunnat följa och synliggöra barns, studenters och sina egna lärandestrategier och lärprocesser, något som i sin tur kan ligga till grund för utmaning av lärprocesser, och som ett bidrag till professionell utveckling och bedömning av den pedagogiska verksamheten. I ett avslutande kapitel lyfter författarna fram tankar inför framtiden och då med särskilt fokus på hållbar utveckling i förhållande till vattnets och kolets kretslopp liksom till biologisk mångfald. De visar att om barnen ges ordentligt med tid för att bli involverade och engagerade i ett undersökande och Förord

utforskande av olika material, fenomen och begrepp i närmiljön, lägger det grunden för att tillägna sig ett ekologiskt kretsloppstänkande och ett aktivt värnande om naturen för en hållbar framtid. Inte bara i ord utan också i handling. Det relationella tänkande som boken utgår från utmanar en linjär och hierarkisk kunskapssyn. För att synliggöra de horisontella och icke-hierarkiska förbindelser och relationer som ständigt pågår mellan barnens idéer och lärarnas förslag, har författarna inspirerats av den franske filosofen Gilles Deleuzes rhizombegrepp. Rhizomen, liksom barns lärprocesser, skapar hela tiden nya förbindelser som hakar i varandra och sätter igång nya hundraspråkliga processer. I den bemärkelsen är barn transdisciplinära och rhizomatiska utforskare. Barn och naturvetenskap visar på att vardagens naturvetenskap rymmer ett outsinligt fält av fenomen och processer som utmanar till ett utforskande och kunskapande hos barn, men också hos lärarstudenter, lärare och lärarutbildare. I detta utforskande och kunskapande ryms en omsorg om naturen och om allt levande. I en tid av stor obalans i det ekologiska kretsloppet inger det hopp. Ett hopp som inte enbart ligger i framtiden utan som synliggör att det vi gör i nuet rymmer vad vi redan gjort och vad vi kommer att göra, det vill säga det rymmer både dåtid, nutid och framtid. Som författarna påpekar: ”Ingenting försvinner, allt sprider sig eller omvandlas.” Smådalarö i juli 2021 Gunilla Dahlberg Professor emerita vid Barn- och ungdoms vetenskapliga institutionen, Stockholms universitet

Inledning Vad har naturvetenskap med lärande och små barn att göra? En hel del skulle vi vilja påstå. Inom naturvetenskaplig forskning finns en lång tradition av utforskande, undersökande och experimenterande för att lösa forskningsproblem. Små barn utforskar, undersöker och experimenterar för att komma underfund med hur världen fungerar. Det finns stora skillnader men också betydelsefulla likheter mellan hur en vetenskapsman arbetar och hur ett barn utforskar naturvetenskap i sin närmiljö. Vi har tagit fasta på likheterna i de naturvetenskapliga forskarnas sätt att arbeta och jämför det med ett utforskande och undersökande arbetssätt med barnen. Barn kan mycket i dag. De lever mitt ibland oss och inte i en avskild barndomsvärld. De får tillgång till en ständig ström av dels fakta och information från internet, tv, radio och tidningar, dels populärkultur som spel, filmer, musik och reklam samt förstås samtal med kamrater, föräldrar och andra vuxna. Men hur får barnen all denna information att hänga ihop med sina egna erfarenheter, där de kan skapa förbindelser som gör den meningsfull? Får de möjlighet att dela sina erfarenheter med varandra? Detta är pedagogiska utmaningar i förskola och skola i dag, inte minst när det gäller undervisning i naturvetenskap. Vi som skrivit denna bok är fyra lärare som mötts i lärarutbildningen i Stockholm. Vi har alla olika kompetenser, Ingela Elfström är disputerad lärarutbildare och undervisar i didaktik och pedagogik. Christina Wehner-Godée har undervisat i didaktik, pedagogik, media och är läromedelsförfattare. Båda har erfarenhet

av arbete i förskolan i första hand, men även med yngre barn i skolåldern. Lillemor Sterner och Bodil Nilsson har varit lärarutbildare med kunskaper inom biologi, geologi, kemi och fysik och båda har erfarenhet av undervisning i grundskolan, liksom av fortbildning av verksamma lärare i förskola och skola. Under några år har vi haft förmånen att få arbeta tillsammans inom lärarutbildningen med att utveckla kursen ”Barn och naturvetenskap”, en kurs som sträckte sig över två terminer och handlade om naturvetenskap för de yngsta barnen, allt från barnets första år i förskolan upp till och med skolår 5. Kursen har inneburit ett fortlöpande sökande för att finna former för undervisning och teoretiska perspektiv som svarar mot de utmaningar som ämnet naturvetenskap står inför i dag. När vi i denna bok skriver ”vi” syftar vi därför på de erfarenheter vi fyra har gjort under själva förändringsarbetet. I vår beskrivning av ett utforskande och undersökande lärande i naturvetenskap vänder vi oss såväl till lärarutbildare och studenter som till lärare som arbetar med barn i förskola, förskoleklass, fritidshem och upp till och med skolår 5. Vi har valt att genomgående använda benämningen lärare i boken, eftersom det är den officiella titeln, både i förskola, skola och skolbarnsomsorg. Inom lärarutbildningen har antalet studenter som väljer naturvetenskaplig inriktning minskat, vilket avspeglas i ett vikande intresse för skolämnena fysik, kemi och biologi i grund- och gymnasieskolan. Varför är det så, frågar vi oss, när vår erfarenhet är att små barn tidigt är fascinerade av naturvetenskapliga

fenomen. De utforskar och undersöker ständigt den fysiska värld som omger dem. Undersökningar visar att ungdomar i Sverige och övriga västvärlden är mycket intresserade av naturvetenskap (Sjöberg & Schreiner 2010). Särskilt frågor som rör deras egen och jordens hälsa, teknisk utveckling samt villkor för natur och djurliv. Men det framkommer också att ungdomarna tycker att deras frågeställningar sällan eller aldrig tas upp i skolans NO-undervisning. Många verksamma förskollärare och yngre lärare i grundskolan saknar utbildning i naturvetenskap. När vi mött dem i fortbildningskurser har de blivit förvånade över hur mycket av deras vardagserfarenheter som har koppling till kemi, fysik och biologi, erfarenheter som de skulle kunna använda sig av i sin egen yrkesverksamhet. Vi har också funderat över om naturvetenskapens starka koppling till en manligt dominerad vetenskaplig tradition kan utgöra en förklaring till varför flickor och pojkar väljer eller väljer bort naturvetenskap. Det kan ha att göra med hur man vill definiera sig själv eller hur man ser på sig själv, men också hur man bedöms och blir definierad av andra. Naturvetenskapliga ämnen har ju åtminstone tidigare haft hög status och ansetts vara svåra, lämpade för studiebegåvade barn och ungdomar. En form av uteslutning som kan kopplas tillbaka till just de kompetenser som ansetts tillhöra en maskulin sfär, som logiskt tänkande, rationalitet, förnuft och aktivitet. Detta skulle vi vilja utmana med ett synsätt inspirerat av Carlina Rinaldi (2006), före detta vetenskaplig ledare för förskolorna i Reggio Emilia. Hon skriver att alla barn är intelligenta, men detta kräver ett intelligent sammanhang. Med det menar hon att alla barn undersöker och utforskar världen utifrån sina egna förutsättningar och att de vill kommunicera detta med andra. Vi som lärare måste vara påhittiga nog att möta alla barns utforskande i

ett gemensamt relationellt sammanhang i förskola och skola. Att se undervisning i naturvetenskap ur ett genusperspektiv har ibland resulterat i försök att locka flickor med ämnen som ansetts ligga närmare ”kvinnliga” intressen, som smink och matlagning. Men i stället för att överskrida könsstereotypa mönster anser många att man på detta sätt förstärker dem. Vad vi själva uppmärksammat som viktigt att fråga sig och vara vaksam på, är hur och på vilka sätt man själv uppfattar och ser på barns lek. Ser vi till exempel olika på flickors och pojkars lek i sandlådan? När en grupp flickor sitter och geggar med sand och vatten i sandlådan, ser vi det som om de ”bara” bakar kakor? Tenderar vi att definiera samma lek med pojkar inblandade som att de utforskar? Hur ofta intervjuar vi flickor om deras syn på kraft när vi sett dem spela bollspelet ”King” på skolgården? Vi tror att man måste börja i sina egna föreställningar för att kunna se med andra ögon på det barnen gör och för att över huvud taget se barns undersökande som ingångar till naturvetenskaplig undervisning. Detsamma gäller för att kunna överskrida könsstereotypa mönster i undervisningen och i synen på naturvetenskap. Allt detta har påverkat oss och gjort att vi börjat fundera över hur vi kan förändra undervisningen i naturvetenskap så att den berör barn och ungdomar och tar utgångspunkt i deras frågeställningar. Vi har försökt bygga upp en undervisning tillsammans med studenterna med utgångspunkten att egna frågor går att undersöka och utforska. Att det går att börja där nyfikenheten föds och se att vardagen rymmer ett myller av fenomen som hör till det naturvetenskapliga ämnesområdet. Ett första steg i den upptäckten är att få syn på det som barn utforskar i sin vardagliga miljö, i den egna leken.

INLEDNING

Under vårt förändringsarbete har vi inspirerats av både nationell och internationell didaktisk forskning i naturvetenskap och av didaktisk forskning om yngre barn, och då särskilt av det forskningsprojekt som leddes av professor Gunilla Dahlberg kallat ”Stockholmsprojektet” och som finns beskrivet i boken Från kvalitet till meningsskapande (Dahlberg, Moss & Pence 2014). I den här boken vill vi dela med oss av hur vi arbetat och byggt upp en förändrad undervisning. Vi vill lyfta fram vilka teoretiska redskap vi använt och hur det bland annat påverkat undervisningens organisation, lärarens roll, synen på ämnesteori och barns kompetenser. Kraven på mer ämneskunskaper har blivit tydligare i Lpfö 18 och Lgr 11, reviderad 2021. Detta har delvis lett till en striktare ämnesuppdelning. Men när vi läser kommentarsmaterialet till läroplanerna ser vi att det inte behöver bli så. Det ena behöver inte utesluta det andra, utan det kan snarare bli en fråga om turordning och om hur och när ämneskunskapen kommer till användning. Det är upptäckter vi själva gjort när vi förändrat undervisningen från mer traditionell, med

Inledning

fokus på enbart ämneskunskaper och laborationer, till utforskande och undersökande, med fokus på vad som händer, själva görandet och teorier. Samtidigt har vi blivit medvetna om hur oerhört mycket ämneskunskap lärare behöver för att känna igen olika fenomen och kunna ge nya utmaningar. Vi ser därför både förberedelser och processer som lika betydelsefulla som målet i sig, men vid olika tidpunkter i lärandet. Vi tror inte att det finns några enkla lösningar eller recept. Men vi tror att vi måste börja i barns, ungdomars och vuxnas egna och gemensamma frågeställningar och att vi lär genom att utforska tillsammans. Det finns inga enkla basfakta som lägger grunden till allt. Det är vi själva som gemensamt konstruerar den kunskap vi har om världen, och det gör vi på nytt med varje ny barngrupp eller grupp av lärarstudenter. Varje gång förändras och förskjuts vår egen förståelse genom de nya erfarenheter vi får av varandra i gruppen. Stockholm i september 2021 Ingela Elfström, Bodil Nilsson, Lillemor Sterner och Christina Wehner-Godée

NATURVETENSKAPLIGT ARBETSSÄTT vårt undervisningsområde är didaktik. didaktik kan beskrivas som konsten att undervisa med pedagogiken som ledstjärna. pedagogik är ett vidare begrepp och innefattar allt som rör uppfostran och utbildning till ansvarstagande vuxna samhällsmedborgare. Enligt högskoleförordningen ska all undervisning inom universitet och högskola vara vetenskapligt anknuten och vila på vetenskaplig grund. Genom att studenterna själva har möjlighet att bli förtrogna med ett utforskande och undersökande arbetssätt kan de samtidigt dra paralleller till naturvetenskaplig forskning.

Naturvetenskaplig didaktisk forskning och undervisning

et didaktiska sammanhang vi de senaste åren försökt skapa och utveckla genom ett utforskande och undersökande arbetssätt påminner om tillvägagångssätt som är vanliga inom naturvetenskapligt arbete. Undervisningen karaktäriseras av att studenterna lär sig naturvetenskap och didaktik genom att göra egna utforskande undersökningar med teorianknytningar. Det är verbet göra, det vill säga själva aktiviteten, som är i fokus i undervisningen i lärarutbildningen. Studenterna gör utforskande och undersökande projektarbeten under den verksamhetsförlagda utbildningen tillsammans med barnen. Internationellt sett går den här formen av undervisning ofta under namnet ”Inquiry Based Science Education”. Enligt många didaktiker inom naturvetenskapen, till exempel Judith och Norman Lederman (2004), innebär det att eleverna själva får ställa sina frågor, planera sina undersökningar, använda naturvetenskapliga metoder och tolka sina resultat. I naturvetenskap finns det väldigt sällan bara ett svar på de frågor naturvetare undersöker. Det beror på att naturvetenskaplig kunskap delvis är en produkt av mänsklig slutledning, fantasi och kreativitet, även om den också baseras på empiriska bevis. Därför kan man säga att naturvetenskap aldrig är absolut eller sann och att denna kunskap är prövande och kan förändras. Ledermans säger i en Skolverksintervju 2011 att naturvetenskaplig kunskap

är preliminär, inte enbart objektiv, involverar subjektet eftersom människor gör naturvetenskap och att den involverar mänsklig kreativitet (www.skolverket.se). Begreppet ”inquiry” är mångtydigt och det finns många tolkningar av hur det kan förstås. En av flera möjliga översättningar av ”scientific inquiry” som vi vill lyfta fram är ”vetenskaplig undersökningsprocess” eller ”vetenskaplig forskningsprocess”. Den definitionen innehåller både likheter och skillnader i jämförelse med processen att skapa kunskap genom att utforska och undersöka i skolsammanhang. Detta gäller såväl i förskola, förskoleklass, fritidshem, grundskola som i utbildning till lärare. Vi har valt att genom en mängd exempel försöka ge en bild av vad vi lägger in i begreppen forskningsprocess och utforskningsprocess. Den didaktiska naturvetenskapliga forskningen och det förhållningssätt vi har inspirerats av finns iscensatt på olika håll i världen. Vi tänker framför allt på hur man arbetar i förskolor och skolor i staden Reggio Emilia i norra Italien. Våra kontakter har skett genom föreläsningar, litteratur och studieresor. Det är bland annat genom den kommunikationen vi har haft möjlighet att förstå vad vi håller på med – och hur vi kan komma vidare. Vi har också haft kontakt med samt tagit del och inspirerats av den forskning som bedrivs i de

naturvetenskapliga ämnenas didaktik i andra länder i väst, särskilt i Storbritannien. I Primary School har undervisningen i naturvetenskap länge haft en mer framträdande plats än i Sverige (Harlen 1996, 2005). En viktig samarbetspartner har också varit forskningsgruppen för förskoledidaktik vid Stockholms universitet som då leddes av professor Gunilla Dahlberg. Särskilt forskning utifrån poststrukturella och postpragmatiska perspektiv som utmanar synen på barn och lärande och som tar i beaktande hur förändringar i samhället påverkar förutsättningarna för undervisning i dagens förskola och skola (Dahlberg, Moss & Pence 2014; Elfström 2013; Halvars-Franzén 2010; Hultman 2011; Lenz Taguchi 2000; Lind 2010; Nordin-Hultman 2004; Olsson 2009; Palmer 2010; Unga 2013).

Naturvetenskaplig forskning Barn undersöker naturvetenskapliga fenomen på samma sätt som många naturvetenskapsmän gör eller har gjort. För att tränga in i detta förhållningssätt kan vi börja med att titta på hur naturvetarna gör när de forskar. Det är inte helt lätt att ”se” hur de gör eftersom de gör på många olika sätt. Det beror bland annat på vad forskningen handlar om, vilken naturvetenskap det är, om det är grundforskning eller tillämpad forskning, vem det är som forskar och så vidare. Finns det då något som är gemensamt för hur forskare gör? Naturvetare försöker lösa olika problem och de studerar problemen på många olika sätt, men alla använder sig av någon form av naturvetenskapliga metoder. Dessa är organiserade sätt att hitta svar och lösa problem, och de innehåller vissa bestämda steg. Ordningen och antalet steg kan variera beroende på problemet och undersökningens art. Här följer en genomgång av några av dessa steg.

• Att formulera ett problem: Problemet är frågan som man vill ha svar på. Nyfikenhet och undersökningar har resulterat i många naturvetenskapliga upptäckter. Frågan är ofta det centrala i den naturvetenskapliga forskningen. • Observation: Det kan vara en observation av något fenomen som inte har en förklaring, och denna observation kan vara det som väcker nyfikenheten och som gör att frågan uppstår. • Att formulera en hypotes: En hypotes är ett möjligt svar på frågan. Det är viktigt att en hypotes är undersökningsbar och den ska ha formen av ett påstående. En hypotes bygger oftast på en teori, det vill säga på ”gammal” kunskap. En hypotes måste kunna bekräftas eller falsifieras (visas vara fel). • Att identifiera och kontrollera variabler: För ett rättvist försök (fair test) måste man välja vilka variabler som ska ändras och vilka som ska vara kontrollerade, det vill säga ej ändras. Här väljs en variabel ut som ändras för att testa en hypotes. De andra variablerna måste kontrolleras så att de inte ändras. • Att testa en hypotes: Experiment och undersökningar designas och genomförs. Typen av undersökning beror helt på frågan, hypotesen, förförståelse med mera. • Ofta upprepar man experiment för att kunna lita på resultatet och se att det är upprepningsbart. • Samla data = empiri: Det kan vara tabeller med mätresultat, diagram eller bilder. Det kan även vara listor med diverse beskrivningar eller en så kallad survey-undersökning, som innebär en kartläggning, exempelvis en granskning av en djurpopulations ätbeteende. Survey-undersökningar är mycket vanliga inom den biologiska forskningen. Naturvetenskapligt arbetssätt

Register A Aftonstjärnan 159 Alexander Fleming 19 Andromeda 162 antropocentrisk 60, 131, 148 Aristoteles 19 autotrof 120 avdunstning 52, 64, 114, 177, 182, 183 B balans 153, 177, 178, 182 begreppsbildning 23, 24, 106 bergarter 145, 178 Betelgeuse 162 Bifrostskolan 46, 165, 168 bildspråk 125 biologisk mångfald 192, 201 blad 133 bubblor, såpbubblor 21 C cellandning 148, 191 Concept Cartoon 73 Coombes School 168 D dans 52, 53 da Vinci 169 Deleuze 33 Dewey 28, 165, 166 dramatisering 84 dygn 159 E ekologiska samband 200 Elstgeest 59, 72

empiri 16 empirism 26, 27 energi 177 F fair test 75 falsifiera 16 fantasi 99, 158 fjärilar 196 flinta 147 flyttfåglar 151 formativ bedömning 86 fossil 147 fotosyntes 120, 141, 148, 191 friktion 62, 153 frukt och frö 24, 140 fullmåne 160 fågelfötter 151

I Inquiry Based Science Education 15 insektshotell 199 insektspollinering 133 is 62, 63 isballong 66 J jordens dragningskraft 152 jordskorpan 146 jämvikt 154, 182

G Galileo Galilei 18 gnejs 146 granit 145 grekisk mytologi 162 grupparbete 39 gungbräda 154

K kaos-ångest 44 kattguld 145 Kepler 20 knoppar 133 koldioxid 173 kolets kretslopp 85, 184, 191 kondensation 64, 183 konkav 156 konstruktivism 2, 29 konvex 156 Kopernikus 19 kraft 153, 182 kretslopp 173, 191 köldblandning 65

H Harlen 143, 167 herbationes 165 hundra språk 171 hypotes 16, 73, 158, 191 hållbar framtid 193 hållbar utveckling 172, 173 hävstångslagen 154

L lavar 143 learning by doing 166 lera 177 Linné 19, 78, 165 liv och död 81, 148, 184 ljud 35, 36 ljus 63, 155

209

ljusbrytningsfenomen 156 ljusår 162 lärande grupp 39, 42, 135 M magma 145 magnet 53 Malaguzzi 42, 45, 169 material 99, 167 mekanik 152 mikroorganismer 185 mineral 145 modell 158 Morgonstjärnan 159 myror 68 myter 162 månen 159 månens faser 160 månkalender 161 mögel 19, 185, 186, 188 N naturaliekabinett 78, 185 naturvetenskapliga arbetssätt 16, 20 nedbrytningsprocess 184, 185, 191 Newton 152, 153 nymåne 160 näbbar 151 O Orion 162 P pappersflygplan 37 pedagogisk dokumentation 43, 86, 125, 139, 178 periodiska systemet 80, 84 Piaget 28, 29 planeter 159 plastisk 177, 180, 182 poststrukturell 26 Primary School 16, 78, 143 Primary Science 165, 167

210

produktiva frågor 69 projekt 91 prospektiv dokumentation 89 proximal utvecklingszon 42 Ptolemaios 19 R reflekteras 156 Reggio Children 169 Reggio Emilia 76, 165, 169 Reggio Emilia Institutet 170 regnbåge 157 regnmätare 174 relationellt lärande 29, 32, 44, 122 relationellt perspektiv 99, 173 retrospektiv och prospektiv dokumentation 87 rhizom 33, 189 rättvisa försök 16, 19, 75 S saga 82 salamander 201 Science 5–13 167 skelett 184, 186 skogen 198 skolgården 168 skugga 155 småkryp 55, 59 smältning 64 snöflingor 19 sociokulturellt 26 solen 159 solförmörkelse 161 solur 160 sortering 19, 79 SPACE-projektet 167 spektrum 157 spindlar 69 stannfåglar 151 stereolupp 58, 189 stjärnbilder 162 stjärnhimlen 18, 162

Stora Björn 162 summativ bedömning 86 superjätte 162 supernova 163 svamp 69 såpbubblor, bubblor 41 T transpiration 183 trädgårdssnäckan 47 tyngdacceleration 152 tyngdkraften 152 tyngdpunkt 152, 177, 182 U USB-mikroskop 19, 58, 69 utemiljö 168 utforskande arbetssätt 32 utforskande perspektiv 35, 43 utvärdering 120 V variabler 16, 18, 76 variation 192 vattnets kretslopp 173, 177, 183 Venus 159 verktyg för utforskande 193 vidgat språkbegrepp 23 vindpollinering 133 vita pulver 67 Vygotskij 28, 31, 135 vårtbitare 60 värme/energi 64 värmeenergi 183 Wilson Bentley 20 Ä äga frågan 59, 69, 138 ämneskunskap 52, 122