Naturvetenskapens karaktär i kemi

En presentation över ämnet: "Naturvetenskapens karaktär i kemi"— Presentationens avskrift:

1 Naturvetenskapens karaktär i kemi
Per-Olof Wickman Institutionen för matematikämnets och naturvetenskapsämnenas didaktik, Stockholms universitet Kemi för alla Kemilärarnas resurscentrum, 1 oktober, 2018

2 Naturvetenskapens innehåll
De naturvetenskapliga begreppen: vad man vet Naturvetenskapens användning: teknik, samhälle, vardag Naturvetenskapliga verksamheten Naturvetenskapens arbetssätt Naturvetenskapens karaktär /Per-Olof Wickman, MND

3 Vad handlar Naturvetenskapens karaktär om?
Naturvetenskapens arbetssätt Eleverna lär sig planera, genomföra och rapportera naturvetenskapliga undersökningar Att själv kunna ta reda på saker Att behärska en begreppsapparat för detta Naturvetenskapens karaktär Hur bra kan man veta i naturvetenskap? Vad kännetecknar kunskapssökande och kunskaper i naturvetenskap? Hur skiljer sig vetande och kunskapssökande i naturvetenskap från andra sätt att veta eller tro? /Per-Olof Wickman, MND

4 Naturvetenskapens eller kemins karaktär?
Begrepp handlar mest om naturvetenskapens karaktär Finns utrymme för att fundera över vad som utmärker kemins karaktär Finns en del exempel hur undervisning kan göras i kemi med detta innehåll, men det behövs absolut mer /Per-Olof Wickman, MND

5 Centralt innehåll: Grundskolan i kemi
F-3 Berättelser om äldre tiders naturvetenskap och om olika kulturers strävan att förstå och förklara fenomen i naturen. 4-6 Äldre tiders beskrivningar av materiens uppbyggnad. Kemins förändring från magi och mystik till modern vetenskap. Tolkning och granskning av information med koppling till kemi, till exempel artiklar i tidningar och filmer i digitala medier. 7-9 De kemiska modellernas och teoriernas användbarhet, begränsningar, giltighet och föränderlighet. Sambandet mellan kemiska undersökningar och utvecklingen av begrepp, modeller och teorier. /Per-Olof Wickman, MND

6 Centralt innehåll: Gymnasiet Kemi
Vad som kännetecknar en naturvetenskaplig frågeställning. Modeller och teorier som förenklingar av verkligheten. Hur modeller och teorier kan förändras över tid. Hur problem och frågor avgränsas och studeras med hjälp av kemiska resonemang. Kemi 2 Det experimentella arbetets betydelse för att testa, omvärdera och revidera hypoteser, teorier och modeller. /Per-Olof Wickman, MND

7 Några didaktiska modeller
Vad är en didaktisk modell? Begreppsapparater som hjälper lärare att göra didaktiska val i planering, genomförande och bedömning av undervisning. Också exempel. Didaktiska val handlar om frågorna Vad? Hur? Varför? De handlar om att upprätta en relation mellan läraren, eleven och innehållet? /Per-Olof Wickman, MND

8 Några didaktiska modeller angående naturvetenskapens och kemins karaktär
Explicit undervisning om naturvetenskapens karaktär Naturvetenskapens gränser Karaktärsdrag för naturvetenskap Naturvetenskapliga kunskapsintressen Kemins beståndsdelar /Per-Olof Wickman, MND

9 Explicit undervisning om naturvetenskapens karaktär (Jakob Gyllenpalm)
Betrakta kemins karaktär som ett begreppsligt innehåll och undervisa det på samma sätt som allt annat begreppsligt innehåll i ämnet. Utgå från ett kemiinnehåll som redan är bekant för eleverna eller inte alltför svårt Skapa kommunikativa sammanhang där eleverna behöver använda nya begrepp för att lösa problem eller svara på relevanta frågor, till exempel genom att utgå från historiska fall, populärvetenskapliga texter, laborationer eleverna redan har gjort eller laborativa inslag med fler frihetsgrader, så att eleverna själva får ett smakprov av något som mer liknar autentisk forskning. /Per-Olof Wickman, MND

10 Naturvetenskapens gränser- Naturvetenskapliga forskare:
har naturen och den materiella världen som studieobjekt vill förstå naturen oberoende av andra praktiska syften än att förstå naturen och den materiella världen antar att naturen är på ett visst sätt oberoende av vad vi tänker om den antar att deras studieobjekt sakna vilja och syfte försöker finna samband mellan olika företeelser försöker pröva samband mot observationer strävar efter att finna mätbara samband mellan variabler försöker skapa logiska och matematiska system av orsaksrelationer vill kunna förutsäga vad som kommer att hända gör data och resultat tillgängliga för granskning och kritik Wickman, P.-O. & Persson, H. (2008) Naturvetenskap och naturorienterande ämnen i grundskolan – en ämnesdidaktisk vägledning. Liber. /Per-Olof Wickman, MND

11 Karaktärsdrag för naturvetenskaplig kunskap
Kunskapen är föränderlig Kunskapen är empiriskt grundad Kunskapen är både subjektiv och objektiv Kunskapen kräver kreativitet Kunskapen är socialt och kulturellt inbäddad Observation och slutledning är inte samma sak Det är skillnad mellan en teori och en lag Lederman /Per-Olof Wickman, MND

12 Naturvetenskapens kunskapsintressen
Taxonomiskt intresse: Vad heter det? Att beskriva, sortera och benämna observationer Sambandsintresse: Vad händer om jag ändrar? Att förutsäga nya observationer ur redan gjorda observationer Förklaringsintresse: Varför händer detta? Att förklara varför något observeras Finns en progression Schwab, J. (1978). Science, Curriculum, and Liberal Education. Selected Essays. Chicago University Press. Hamza, K. M. (2010). Contingency in high-school students’ reasoning about electrochemical cells: Opportunities for learning and teaching in schools. Doktorsavhandling, MND, SU. Seifeddine Ehdwall, D. (2018). Hur kan lärare stödja andraspåkselever på gymnasiet att lära sig tala kemi? Licentiatuppsats. Rapporter i matematikämnets och naturvetenskapsämnenas didaktik, nr 10. MND, SU. /Per-Olof Wickman, MND

13 Kemins beståndsdelar Makroskopisk Submikroskopisk Symbolisk
Johnstone, A. H. (1993). The development of chemistry teaching: a changing response to changing demand. Journal of Chemical Education, 70, Mänskliga sidor av kemi Sjöström, J. & Talanquer, V. (2014). Humanizing chemistry education: From simple contextualization to mulifaceted problematization. Journal of Chemical Education, 91, /Per-Olof Wickman, MND

14 Explicit undervisning om naturvetenskapens karaktär (Jakob Gyllenpalm)
Betrakta kemins karaktär som ett begreppsligt innehåll och undervisa det på samma sätt som allt annat begreppsligt innehåll i ämnet. Utgå från ett kemiinnehåll som redan är bekant för eleverna eller inte alltför svårt Skapa kommunikativa sammanhang där eleverna behöver använda nya begrepp för att lösa problem eller svara på relevanta frågor, till exempel genom att utgå från historiska fall, populärvetenskapliga texter, laborationer eleverna redan har gjort eller laborativa inslag med fler frihetsgrader, så att eleverna själva får ett smakprov av något som mer liknar autentisk forskning. /Per-Olof Wickman, MND

15 Modul: Naturvetenskapens karaktär och arbetssätt
Per-Olof Wickman och Jakob Gyllenpalm (Stockholms universitet) Marcus Angelin (Vetenskapens hus) Kristina Bergmark och Åsa Forslin Aronsson (biologi och kemi, Tullinge gymnasium) Daniel Dufåker, Rickard Fors och Pernilla Stamming (fysik, Södra Latins gymnasium) /Per-Olof Wickman, MND

16 Del 4: Att beskriva och benämna
Närliggande syfte: Sätt som kemister använder för att beskriva och benämna i organisk kemi Övergripande syfte: Hur kemisternas arbete med att beskriva och benämna kan förstås utifrån kunskapsintresset B&B samt att det är föränderligt, innefattar kreativitet samt är både subjektivt och objektivt Bekant och inte för svårt innehåll: I slutet av området organisk kemi Explicit: Att begreppen i övergripande syften undervisas för att förstå det närliggande syftet. Kommunikativt: Att eleverna får berätta för andra elever om det explicita kunskapsinnehållet /Per-Olof Wickman, MND

17 Fyra delar Allmän genomgång Ge lite exempel på vad B&B är
Ge mål och syften för lektionen: B&B i organisk kemi En inledning Hur stort syntes är i organisk kemi Chemical substance index mer än 100 miljoner föreningar Gruppdiskussioner Olika kortare uppgifter som repetition utifrån det närliggande syftet En sammanfattande helklassdiskussion Elevernas resultat knyts till de övergripande syftena Läraren för in begreppen och eleverna får komma med exempel från gruppen /Per-Olof Wickman, MND

18 3. Gruppdiskussioner Hur kom man på att dela in kemiska föreningar i organiska föreningar? Hur har definitionen av organiska föreningar ändrats? Varför? Vilka egenskaper har organiska föreningar gemensamma på molekylnivå? Hur kan man känna igen att ett ämne är en organisk förening med blotta ögat eller med kemiska försök? Hur har forskarna kommit överens om att dela in och namnge organiska föreningar? Finns det olika indelningssätt? Varför delar man in de organiska föreningarna på dessa olika sätt? Vad finns det för fördelar med de olika sätten? /Per-Olof Wickman, MND

19 4. En sammanfattande helklassdiskussion
Be grupperna ge exempel på beskriva och benämna som kemister ägnar sig åt hur de bär sig åt för att beskriva och benämna hur de upptäcker och beskriver nya ämnen och beståndsdelar hur de kommit överens om regler för namngivning hur de sorter i grupper hur beskrivningar och benämningar bygger på överenskommelser som måste vara ändamålsenliga kan se olika ut för olika typer av frågor för att forskare ska veta att man talar så exakt som möjligt om samma sak måste kunna jämföra forskares resultat begripliga och användbara /Per-Olof Wickman, MND

20 4. En sammanfattande helklassdiskussion
Fråga om exemplen visar att beskriva och benämna är en viktig och omfattande aktivitet som kemister ägnar sig åt att beskrivningarna och benämningarna är föränderliga att beskrivningarna är nödvändigtvis såväl subjektiva som objektiva att de kräver kreativitet /Per-Olof Wickman, MND

21 Alla åldrar Sorteringsövningar, varför sorterar vi? Varför sorterar kemister? Sortera för att känna igen olika ämnen Går det att ge exempel från historien? /Per-Olof Wickman, MND

22 Explicit undervisning om naturvetenskapens karaktär (Jakob Gyllenpalm)
Betrakta kemins karaktär som ett begreppsligt innehåll och undervisa det på samma sätt som allt annat begreppsligt innehåll i ämnet. Utgå från ett kemiinnehåll som redan är bekant för eleverna eller inte alltför svårt Skapa kommunikativa sammanhang där eleverna behöver använda nya begrepp för att lösa problem eller svara på relevanta frågor, till exempel genom att utgå från historiska fall, populärvetenskapliga texter, laborationer eleverna redan har gjort eller laborativa inslag med fler frihetsgrader, så att eleverna själva får ett smakprov av något som mer liknar autentisk forskning. /Per-Olof Wickman, MND