Uppsala Universitetet

Var finns universum? En kvalitativ intervjustudie kring hur gymnasielärare i fysik ser på

astronomi i sin undervisning.

Frida Tingåker, hösten 2016

Handledare: Jesper Haglund

Examinator: Emma Johansson

1

Sammanfattning

Studier visar att Sveriges elever tycker att fysik är tråkigt, irrelevant och man förstår inte

användningen för den. Samtidigt visar undersökningar att astronomi av elever ses som

synnerligen intressant. Syftet med denna studie är att genom kvalitativa intervjuer med

verksamma gymnasielärare i fysik undersöka hur de ser på astronomins del i sin undervisning.

Studien kommer fram till att det råder skillnad i hur olika lärare ser på astronomin, men

samtliga menar att astronomin är mindre viktigt i förhållande till andra områden av fysiken;

områden som anses vara mer traditionella. Man motiverar det utifrån det tolkningsutrymme

som finns i läroplanen, att det är upp till läraren själv att avgöra var man vill lägga

huvudfokus, men också att vissa delar av fysiken är till större nytta för eleverna att ha med sig

för fortsatta studier. Konklusionen av detta är att det möjligtvis finns ett behov att dels

fortbilda lärare i de föränderliga delarna av fysiken, men också ett behov av att låta läroplanen

i större utsträckning ligga till grund för skolornas undervisning.

Nyckelord

Fysikdidaktik, Gymnasieskolan, Intervjustudie, Astronomi.

2

Innehåll Sammanfattning ......................................................................................................................... 1

Nyckelord ............................................................................................................................... 1

1 Inledning .................................................................................................................................. 4

1.1 Tack .................................................................................................................................. 4

2 Bakgrund ................................................................................................................................. 5

2.1 Elever anser fysik vara tråkigt och svårt .......................................................................... 5

2.2 Astronomins särställning i fysiken ................................................................................... 6

2.3 Förändrad ämnesplan ........................................................................................................ 7

2.4 Förklaring av det astrofysiska innehållet .......................................................................... 9

2.4.1 Universums storskaliga utveckling ........................................................................... 9

2.4.2 Metoder för undersökning av universum ................................................................ 11

2.4.3 Villkor för liv utanför jorden samt fysikens relation till etik, religion och filosofi 13

2.4.4 Einsteins relativitet .................................................................................................. 14

3 Litteratur ................................................................................................................................ 16

3.1. Fysikens betydelse i samhället ...................................................................................... 16

3.2 Orsaker till låga astronomikunskaper hos studenter ....................................................... 18

3.3 Undervisningsformer som gynnar förståelsen för astronomi ......................................... 19

4 Syfte och frågeställningar ...................................................................................................... 21

5 Metod .................................................................................................................................... 22

5.1 Metod för datainsamling ................................................................................................. 22

5.2 Urval ............................................................................................................................... 22

5.3 Genomförande ................................................................................................................ 22

5.4 Analysmetod och databearbetning .................................................................................. 23

5.5 Etiska hänsynstaganden .................................................................................................. 24

5.6 Reflektion över metod och resultat ................................................................................. 24

6 ................................................................................................................................................ 25

3

Resultat och analys ................................................................................................................... 25

6.1 Astronomi i förhållande till andra av fysikens områden ................................................ 25

6.1.1 Planeringen av områden .......................................................................................... 25

6.1.2 Olika områden väger olika tungt ............................................................................. 27

6.2 Astronomi och Gy11 ...................................................................................................... 28

6.2.1 Synen på ämnesplanen ............................................................................................ 28

6.2.2 Förändring sedan Gy11 ........................................................................................... 29

6.2.3 Reflektion över astronomins utrymme i Gy11 ........................................................ 30

6.3 Styrande faktorer till astronomins utrymme ................................................................... 31

6.3.1 Respondenternas astronomiundervisning ................................................................ 31

6.3.2 Anledningar till astronomins särställning ............................................................... 33

7 Diskussion ............................................................................................................................. 34

7.1 Astronomi i förhållande till andra fysikområden ........................................................... 34

7.2 Astronomi och Gy11 ...................................................................................................... 35

8 Konklusion ............................................................................................................................ 38

9 Referenser .............................................................................................................................. 40

Bilaga I - Inbjudan till intervjuundersökning ........................................................................... 42

Bilaga II – Intervjuguide .......................................................................................................... 43

Bilaga III - Respondentens medgivande .................................................................................. 44

4

1 Inledning

Under sommaren 2016 läste jag en sommarkurs i astronomi. Det var första gången sedan

jag gick i årskurs 7 på högstadiet som jag läste om rymden. Då handlade det om att sätta ut

solsystemets planeter i rätt ordning från solen samt tillverka dessa någorlunda skalenligt i

papier-maché. Det var således inte förrän under mitt sista år på lärarprogrammet i matematik

och fysik, inriktning grundskolans senare del och gymnasiet, som jag läste någon betydande

del astronomi.

Under sommarkursen slogs jag flera gånger av vilka didaktiska möjligheter som området

rymmer; och för första gången under alla år jag läst fysik och naturvetenskap förstod jag

samband mellan olika fysiska fenomen och kunde se kopplingar jag tidigare inte gjort. Varför

har jag inte lärt mig detta tidigare? Varför har mina lärare under alla år inte förklarat

fysikaliska fenomen utifrån rymden? Jag började fundera kring detta och tankarna mynnade ut

i denna uppsats; hur ser fysiklärare på området astronomi egentligen?

Undersökningar visar att ungdomar generellt tycker att det är spännande med astronomi

och rymden, och fascineras av frågor som: finns det liv utanför jorden och hur stort är

universum? Så varför ges det så liten del av undervisningstiden i skolan? I ämnesplanerna för

fysik på gymnasieskolan, och även grundskolan, finns ett allt större utrymme för astronomi,

men efter mina funderingar i samband med astronomikursen jag själv läste, började jag allt

mer fundera på om inte än fler av ämnesplanernas områden skulle kunna förklaras utifrån ett

astrofysiskt perspektiv.

I takt med att jag fördjupade mig inom astronomin ökade min respekt och ödmjukhet inför

vår egen planet, hur unik den är i alltet; insikter jag tror är nyttiga för elever och

samhällsmedborgare.

1.1 Tack

Tack till min make för korrekturläsning och stöd, till min handledare Jesper för noggrann

genomläsning och tips, till respondenterna för er medverkan samt till familj och svärföräldrar

för barnpassning och praktisk hjälp.

5

2 Bakgrund

I bakgrunden motiveras varför valt ämne är både aktuellt och av intresse för skolväsendet.

Avsnittet är indelat i fyra underavsnitt (2.1-2.4) vilka belyser olika aspekter. Det första

beskriver elevers inställning till fysik som skolämne, därefter följer ett stycke om astronomins

särställning i jämförelse med andra av fysikens områden. I de två avslutande underavsnitten

beskrivs de skillnader som finns gällande astronomins del i den tidigare och nu gällande

ämnesplan samt till sist en förklaring av den astrofysik som finns med i nuvarande ämnesplan.

2.1 Elever anser fysik vara tråkigt och svårt

I Britt Lindahls avhandling från 2003, Lust att lära vetenskap och teknik?, undersöks hur en

elevgrupps intresse för naturvetenskapliga ämnen förändras mellan årskurs 5 och 9.

Avhandlingen bygger delvis på SISS, Second international science study, den mest

omfattande internationella studie som undersökt elevers intresse och attityder till

naturvetenskap. Studien genomfördes mellan 1983 och 1984, varför det är viktigt att ha i

åtanke att andra läroplaner då var gällande. I Sverige deltog knappt 20 000 elever mellan

årskurs 3 till 9 i SISS.1 I studien framkommer att elever i de lägre årskurserna tycker om

naturvetenskap och att de har en positiv inställning till denna, vilket sedan förändras när de

når högstadiet. Mot slutet av grundskolan blir de naturorienterande ämnena, NO-ämnena

(biologi, kemi, fysik och teknik) ointressanta och snittelevens kunskaper i ämnena är svaga.

Det framkommer i studien att biologi är mest intressant av NO-ämnena medan kemi, och

framförallt fysik är minst intressant.2 Även om fysik och kemi av båda kön rankas som minst

intressant, råder mellan könen en distinktion såtillvida att flickor finner nämnda ämnen både

mer ointressanta och att deras egna kunskaper i ämnena är ännu sämre, trots att deras

meritvärden är högre, jämfört med pojkarna i samma åldersgrupp.3

Att fysiken anses vara det minst intressanta av NO-ämnena menar Lindahl i Skolverkets

publikation Fler som kan. Hur kan vi underlätta för ungdomar att läsa naturvetenskap och

teknik från 2011, delvis kan bero på att elever anser sig ha kunskaper i övriga

naturvetenskapliga ämnen redan innan de börjar på högstadiet, där distinktionen mellan

samhällsorienterade ämnen och naturorienterande ämnen först görs, medan fysiken upplevdes

som okänd.5 Fysiken, och även kemin, upplevs därför som särskilt tråkig och svår, till skillnad

1 Riis (1988) i Lindahl (2003), s. 30. 2 Lindahl (2003), s. 102. 3 Lindahl (2003), s. 107. 5 Lindahl (2011).

6

från biologin som alltid tycks varit med, redan från förskoleåren; fysiken och kemin verkar

mest innehålla begrepp med liten anknytning till verkligheten. Hur upplevelsen av ett ämne

ter sig senare i skolåren, beror därför delvis på hur det presenterats tidigare.

Även Skolinspektionens kvalitetsgranskning av fysikundervisningen i grundskolan, Fysik

utan dragningskraft - En kvalitetsgranskning om lusten att lära fysik i grundskolan, från 2011

visar att elever finner fysiken tråkig och irrelevant, något som i denna granskning delvis

förklaras av att undervisningen alltför mycket utgår från läromedlet mer än läroplan och

elevers intresse, samt att många lärare som undervisar i fysik saknar utbildning för det.6

Granskningen visar också att de områden som har funnits längst i skolans tradition, i

granskningen nämnt som natur och människa, ges störst tidsutrymme i skolan på bekostnad

av kunskapens användning; att diskutera miljö- och resursfrågor samt fysikens användning i

vardagsliv och teknik exempelvis.

Skolverkets rapport Nationella utvärderingen av grundskolan, som kom 2003, analyserar

skolans utveckling under 1990-talet. Rapporten visar att elever tycker att kemi delvis, men

framförallt biologi, är viktigare, lättare, intressantare och roligare än fysiken. Vidare menar

eleverna att biologin håller en högre undervisningskvalitet än övriga naturvetenskapliga

ämnen.7

2.2 Astronomins särställning i fysiken

Universitetet i Oslo har under ledning av Svein Sjøberg genomfört en stor internationell studie

med över 40 medverkande länder från samtliga världsdelar, kallad ROSE - The Relevance of

Science Education. Till skillnad från andra stora internationella undersökningar såsom PISA

och TIMSS, som kartlägger elevers inlärning baserat på testresultat, undersöker ROSE

femtonåringars attityder och inställning till olika delar av naturvetenskap. Denna studie

sammanfattas i publikationen The ROSE project – an overview and key findings 2010.8 I

studien framkommer bland annat att det finns ett samband mellan hur rikt ett land är och hur

viktigt elever tycker att det är med naturvetenskap; ju rikare land, exempelvis länder i norra

Europa och Japan, desto mindre intressant tycker elever att naturvetenskap är. Flickor är än

mindre positivt inställda än pojkar. Detta menar författarna delvis kan förklaras av att de

6 Skolinspektionen (2011), s. 8. 7 Skolverket (2003), s.101. 8 Sjøberg, S. & Schreiner, C. (2010).

7

elever som fortfarande går i skolan i de fattigare länderna när de är 15 år är priviligierade och

ser det som en sorts lyx.9

I rikare länder finns ett starkt samband mellan förekomsten av ett ämne i läroplan eller

kursbok och lågt intresse hos eleverna, exempelvis växter och deras förökning, kemiska

reaktioner, vetenskapsmän och deras liv osv. Pojkar i rika länder vill lära sig om hur datorer

och motorer fungerar och explosiva ämnen, medan flickor i rika länder vill lära sig om

hälsosam, nyttig kost och träning. Studien visar även på vissa, om än få, gemensamma

nämnare mellan kön och länder. Intresset för rymden är emellertid stort, oavsett land och kön.

Svenska elevers attityder i ROSE-studien har Jidesjö m.fl. från 2009 analyserat i artikeln

Science for all or science for some: What Swedish students want to learn about in secondary

science and technology and their opinions on science lessons.10 Där finner de specifikt att

både killar och tjejer i stor utsträckning intresseras av och vill lära sig om ännu ej förklarade

delar och mysterier inom astronomin, universums uppkomst, om liv kan finnas utanför jorden,

hur vår planet skulle påverkas av kometnedslag samt fenomen såsom svarta hål och

supernovor.11 Sex av de 20 områden som svenska elever rankat som vad de är mest

intresserade av och vill lära sig mer om, är inom astronomin. Precis som Sjøberg beskrev är

däremot de mer klassiska delarna av fysiken, såsom optik och ljud, rankat som minst

intressant.

2.3 Förändrad ämnesplan

År 2011 fick den svenska gymnasieskolan nya läroplaner; från Läroplan för de frivilliga

skolformerna år 199412, fortsättningsvis benämnd som Lpf94, till 2011 års Läroplan,

examensmål och gymnasiegemensamma ämnen för gymnasieskolan13, fortsättningsvis

benämnd Gy11. Det finns många skillnader mellan dessa, bland annat att Lpf94 är mer

övergripande och generell, medan Gy11 mer tydlig; specifik i vad eleven ska lära sig.

Innehållet i Lpf94 är dessutom formulerat som ”mål eleven skall ha uppnått efter avslutat

kurs”, medan det i Gy11 är formulerat som ”centralt innehåll”; vad kursens undervisning ska

behandla. Läroplanerna är skrivna och strukturerade på skilda sätt vilket innebär svårigheter i

direkta jämförelser dem emellan, varför sådana jämförelser är mycket komplexa. I denna

9 Sjøberg, S. & Schreiner, C. (2010), s. 16. 10 Jidesjö m.fl. (2009). 11 Jidesjö m.fl. (2009), s. 220. 12 Skolverket (2000), www.skolverket.se (2016-10-08). 13 Skolveket (2011), www.skolverket.se (2016-10-08).

8

studie har enbart de punkter som specifikt berör astronomins del jämförts kvantitativt i målen,

alternativt det centrala innehållet. Jämförelsen har således bestått av att antalet gånger som

astrofysiskt innehåll nämns i den ena planen har ställts emot antalet gånger i den andra. På

grund av de fundamentala skillnaderna i hur läroplanerna är formulerade vad gäller

tydligheten bland annat kan detta därför inte ses som en fullgod jämförelse utan snarare en

förenkling.

Vad gäller astronomins utrymme i de båda läroplanerna har mycket ändrats. I Lpf94:s kurser

är de kunskaper eleven ska ha om astronomin specifikt formulerade som nedan:

- Eleven skall ha översiktlig kunskap om universums struktur och materiens

uppbyggnad i mindre beståndsdelar samt de fundamentala krafter som binder samman

planetsystem, atomer och atomkärnor (Fysik A, 100 poäng, Kurskod: FY1201)

- Eleven skall: känna till huvuddragen i universums storskaliga utveckling (Fysik B,

150 poäng, Kurskod: FY1202)

I Lpf94 finns även en valbar fysikkurs, Fysik – breddning, på 50 poäng (FY1203) där

eleven själv väljer ett område i fysiken denne vill fördjupa sig inom, exempelvis astrofysik.

I Gy11 ska undervisningen vad gäller astronomins del specifikt innehålla:

- Orientering om aktuella modeller och teorier för beskrivningen av universums

storskaliga utveckling och av galax-, stjärn- och planetbildning. (Fysik 2, 100p,

Kurskod: FYSFYS02)

- Metoder för undersökning av universum. Elektromagnetisk strålning från stjärnor och

interstellära rymden. (Fysik 2, 100p, Kurskod: FYSFYS02)

- Metoder för att upptäcka och undersöka exoplaneter. Villkor för liv på andra planeter.

(Fysik 2, 100p, Kurskod: FYSFYS02)

- Fysikens relation till och gränser mot etiska, filosofiska och religiösa frågor. (Fysik 2,

100p, Kurskod: FYSFYS02)

För Gy11 finns även en tredje fysikkurs, Fysik 3 (kurskod: FYSFYS03) på 100 poäng

vilken inte specifikt innehåller några astrofysiska delar.

I utdragen ovan framkommer en distinktion ämnesplanerna emellan vad gäller det

kvantitativa astrofysiska innehållet; i den senare ämnesplanen är astronomins del avsevärt

större än i den tidigare. Astronomin i tidigare kursplaner var fördelad på både A och B-

9

kursen, för att i Gy11 endast återfinnas i fysik 2, som är den mindre kursen sett till antal

poäng.

Detta är vad som specifikt handlar om astronomi i de båda ämnesplanerna, dock bör

nämnas att även andra fenomen och begrepp som tas upp i ämnesplanerna även är lämpliga att

tillämpa på olika astronomiska fenomen, exempelvis Einsteins postulat, tidsdilatation och

längdkontraktion, strålning, fotonbegreppet, absorptions- och emissionsspektra för att nämna

vissa.

2.4 Förklaring av det astrofysiska innehållet

I Gravity’s fatal attraction författad av Mitchell Begelman och Martin Rees från 2009

förklaras och beskrivs den grundläggande astronomin; olika fenomen samt beläggen för dess

existens.14 För att förtydliga innehållet i denna uppsats följer nedan dels en förklaring och

ämnesfördjupning av astrofysiken i Gy11, utifrån Begelman och Rees, men också visas det på

hur andra delar av fysiken med fördel kan integreras i astronomins område.

2.4.1 Universums storskaliga utveckling

Rymden är inte tom utan består av interställt medium som är gaser, stoft och plasma. Det har

låg densitet, men kan genom dragningskraften slås ihop och bilda större objekt. Exakt hur

galaxer bildas och utvecklas finns idag ingen accepterad teori för. Men man vet att universum

till 97 % består av väte och helium, de allra lättaste grundämnena. Resten är framför allt kol,

kväve och syre. Övriga ämnen upp till järn kan bildas i tyngre stjärnor. Detta beror på att järn

är det sista grundämnet som i fissionen avger mer energi än vad som krävs för att klyva det;

vilket innebär att ämnen med högre atomnummer kräver mer energi för att klyvas än den

bindningsenergi som frigörs i klyvningen. Järn är därför särskilt stabilt och har den största

massan per nukleon. Grundämnen som är tyngre än järn kan dock bildas genom

neutroninfångning vid supernovaexplosioner. Under de första sekunderna av en sådan

explosion skapas så höga temperaturer att ämnena klarar av att fånga in neutroner. Tyngre

atomkärnor kan då byggas upp, men eftersom de typiskt är instabila vill de snabbt sönderfalla

med betasönderfall till isotoper av andra grundämnen. På grund av att det i explosionen finns

så mycket energi hinner dock den nya atomkärnan fånga in nya neutroner; och på så sätt kan

nya, stabila ämnen tyngre än järn därför bilas i en supernovaexplosion.

14 Begelman, M & Rees, M (2009).

10

De tyngre grundämnena bildas således efter hand, från början var det bara lättare

grundämnen. Men genom den så kallade kosmiska livscykeln berikas nästkommande

generation stjärnor med tyngre ämnen. Detta innebär att en supernova bildar tyngre ämnen

som kastas ut och blandas upp med omkringliggande stoft. Dessa drar med hjälp av

gravitationen ihop sig och bildar stoftmoln och sedan stjärnor med en egen energiproduktion.

När energin är slut så kollapsar stjärnan i form av en supernova och en ny utkastning av

ämnen, tyngre än innan, blandas ut med stoftet och så fortsätter det så.

Beroende på vilken initialmassa en stjärna har kommer den att explodera och kasta ut

material på olika sätt, samt bli olika slutprodukter. De lättaste stjärnorna, vår sol inräknad,

kommer att svälla upp till en röd jätte, bilda en planetarisk nebulosa och slutligen bli en vit

dvärg. En vit dvärg är liten och ljusstark, med en radie om 0,008-0,02 gånger solens radie.

Dock är den otroligt tät och kan ha en maximal massa om 1,44 solmassor -

Chandrasekarmassan. Denna maximala massa beror på att det inre trycket i stjärnan,

degenerationstrycket, är oberoende av temperatur och upprätthålls tack vare elektronernas

hastighet. När förbränningen i en stjärna avtar orkar den inte längre hålla emot det yttre

trycket, utan den drar den ihop sig till följd av gravitationen. Varje elektron får då mindre

utrymme att röra sig på och då Heisenbergs osäkerhetsrelation säger att en partikel upptar en

cell i fasrummet med en viss storlek och hastighet, och Paulis uteslutningsprincip säger att två

partiklar inte kan vara i samma cell inom fasrummet, börjar elektronernas hastighet att öka för

att balansera den yttre kraften. Elektronhastigheten kan dock aldrig överstiga ljusets hastighet,

varför det finns ett maximalt tryck den kan stå emot. I den planetariska nebulosan kan gasstoft

dras ihop med hjälp av gravitationen och bilda nya stjärnor. Tyngre stjärnor exploderar

däremot som supernovor och bildar neutronstjärnor. De allra tyngsta bildar svarta hål.

Vårt solsystem, Vintergatan, är en spiralgalax med en diameter om ungefär 100 000 ljusår.

Ljusår är, trots sitt namn, inte ett mått på tid utan på avstånd; så långt ljuset hinner färdas på

ett år. Ljusets hastighet är, enligt Einsteins speciella relativitetsteori, konstant och uppmäts till

300 000 km/s. Solen är då ca 28 000 ljusår från solsystemets centrum. Astronomen Hubble

klassificerade på 1930-talet olika galaxformer i ett schema: från de elliptiska galaxer som har

en mer sfärisk form, till spiralgalaxer. Hubble upptäckte också att Vintergatans närmsta galax,

Andromedagalaxen, till skillnad från nästan alla andra galaxer, rör sig mot oss med en

hastighet på 50 km/s. Vidare upptäckte han att den hastighet en galax rör sig bort från oss med

hänger ihop med dess ljusstyrka; ju ljussvagare galax, med desto högre hastighet far den bort

11

från Vintergatan. Hubble fann att hastigheten en galax avlägsnar sig med är direkt

proportionell mot avståndet, multiplicerat med Hubblekonstanten, 𝐻0:

𝑉 = 𝐻0𝐷

I uttrycket är V hastigheten och D avståndet. Genom detta kunde man visa att hela

universum expanderar.

Det finns många olika typer av supernovor, både termonukleära- och

kärnkollapssupernovor. Av exploderande vita dvärgar bildas en termonukleär supernova, typ

Ia. Dessa supernovor är särskilt intressanta då den absoluta ljusstyrkan vid en sådan är nära

nog konstant och väldigt ljusstark, varför Hubblekonstanten så noggrant kan beräknas.

I Vintergatans centrum finns ett stort svart hål. Detta kan inte ses direkt från jorden men

man kan dra den slutsatsen utifrån att tätheten på stjärnor, neutronstjärnor och svarta hål ökar

ju längre in mot centrum du kommer. Detta beror på att när stjärnor krockar och slås ihop med

varandra bildas mer massiva stjärnor. De tappar då rörelsemängdsmoment och faller in

närmare centrum, i gravitationens riktning. Denna trend gör att även förekomsten av

neutronstjärnor och svarta hål ökar in mot centrum, varför det till slut måste bildas ett stort

svart hål i centrum. Att stjärnornas hastigheter är mycket höga och att omloppsbanorna

närmre centrum inte är cirkulära utan påverkas av varandra, är något som talar för att tätheten

på stjärnor ökar in mot det stora svarta hålet. Även virialteoremet, som säger att en grupp

stjärnor i jämvikt har en rörelseenergi som är exakt halva den gravitationella

bindningsenergin, gör att man kan räkna på och se att det inom en volym på 0,03 kubikljusår

finns en massa som är 3 miljoner solmassor. Man fastslog då att det är ett svart hål och inget

annat i galaxens centrum.

2.4.2 Metoder för undersökning av universum

I arbete med metoder för undersökning av universum, kan med fördel andra områden av

fysiken undervisas parallellt; områden som i ämnesplanen inte direkt är kopplade till

astronomin. Exempelvis skulle begreppen bindningsenergi, atomkärnans struktur och

spektrum helt kunna utgå ifrån astronomin. Försök exempelvis att besvara dessa frågor om

solen: varför den lyser, hur länge har den lyst, hur länge till kommer bränslet att räcka, varför

är den gul? Då inkluderas ytterligare ett av fysikens mål, samtidigt har du ökat

förutsättningarna för att eleverna ska tycka att det är intressant. Att solen, samt alla stjärnor

lyser, beror på att de har en egen energiproduktion – fusion. Solen, samt även hela universum,

12

består av 73 % väteatomer. Det är det lättaste, och vanligaste, grundämnet och består av en

proton och en elektron. Tack vare att solen har så hög temperatur, ca 6000 K vid ytan och 15

miljoner K i centrum, bildas en annan isotop; deuterium (tungt väte), vars kärna består av en

proton och en neutron. Deuteriumet slås i sin tur samman med fler protoner och bildar då

helium, som är det näst lättaste och -vanligaste grundämnet. Universum och solen består av

24 % helium. För att bilda en heliumatom krävs fyra väteatomer, då två av väteatomerna i

processen omvandlas till neutroner. Den totala massan av fyra väteatomer är lägre än den av

en heliumatom; detta överskott som kommer ut i form av energi.

Kroppar sänder ut svartkroppsstrålning med kontinuerligt spektrum, en regnbåge, som

enbart beror på temperaturen. Ju högre temperatur kroppen har, desto större emittans och

lägre våglängdsmaximum har ljuset. Det gör att vi med hjälp av ett spektrum kan se att solen

är gul då solens yta är 6000 K. En varmare stjärna är blå och en kallare stjärna är röd.

Till skillnad från svartkroppsstrålningen som sänder ut ett kontinuerligt spektrum beroende

på temperatur, sänder olika ämnen ut olika spektrallinjer på olika diskreta våglängder.

Våglängderna är karaktäristiska för varje ämne, varför man kan veta vilka ämnen som

stjärnan är uppbyggd av. Hos solen kan man då se att den består av tillräckligt mycket bränsle

för att lysa i 5 miljarder år till. Väte har sin starkaste spektrallinje vid 1215 Å. Å, Ångström,

är en längdenhet som motsvarar 0,1 nm det vill säga 10−10 m. Vid undersökning av en hel

galax ser man spektrumet från summan av alla stjärnor i galaxen, där starkare linjer innebär

att motsvarande ämnen är mest dominerade i stjärnpopulationen.

Storleken på en stjärna kan sällan avgöras genom okulär beskådan i teleskop på grund av

upplösningen, istället använder man en uppskattning av ljusstyrkan samt luminositeten,

effekten hos strålningen.

Som tidigare nämnts är järn det tyngsta grundämne som kan bildas i stjärnfusion. När

kärnan till slut består helt av järn stannar energiproduktionen, varför stjärnan inte längre kan

hålla emot den yttre gravitationella kraften utan den kollapsar. Detta leder till en

supernovaexplosion. I explosionen frigörs enorma mängder energi, där största delen kommer

ut som neutriner. Neutriner kommer obehindrat till jorden, men i och med den svaga

växelverkan är det endast ett fåtal av dem som detekteras. I Japan finns Kamiokande-

detektorn som är en behållare med detektorer innehållandes 2000 ton vatten, 1000 m under

jorden. Genom att detektorn kan mäta antalet neutriner som når jorden och vilken energi de

13

har, kan man göra en uppskattning av den totala mängden energi som frigörs vid en

supernova.

En stjärna med en initialmassa på 1,5-3 solmassor kommer även den att explodera i form

av en supernova, slutprodukten blir dock en neutronstjärna. Neutronstjärnan roterar runt en

axel vilket skapar ett omkringliggande magnetfält vilket lutar mot rotationsaxeln. Detta ger

upphov till pulser av strålning från elektronerna i det starka magnetfältet. Denna pulsar kan

ses från jorden som radio-, synlig-, röntgen- och gammastrålning, bland annat i

markradioteleskopsobservatoriet Jodrell Bank i Manchester, Storbritannien. Ju kompaktare

neutronstjärnan är desto kortare period har pulsaren, detta som en direkt konsekvens av lagen

om rörelsemängdsmomentets bevarande.

Även Dopplereffekten och fotonbegreppet kan med fördel integreras i detta område.

Dopplereffekten innebär att frekvensen ändras beroende på om en källa rör sig från eller mot

observatören. Ett klassiskt exempel att förklara hur Dopplereffekten fungerar är att använda

ljud; hur ljudet från en ambulans tycks ändras när den kommer mot dig och när den åker bort

från dig; ett vardagligt exempel som de flesta själva har upplevt och kan relatera till. Dock

förändras även ljuset till följd av Dopplereffekten, varför ljuset kommer att blåförskjutas då

ljuskällan kommer mot dig, då våglängden minskar, och rödförskjutas då källan försvinner

från dig, eftersom våglängden på ljuset ökar. Detta gör att man kan bestämma rörelsen hos

objekt i rymden som sänder ut ljus. Dopplereffekten gör också att ett objekt som exempelvis

närmar sig ett svart hål för en observatör upplevs bli rödare och rödare tills det rödförskjuts

helt, för att sedan när den passerat hålets händelsehorisont försvinna. Objektet som färdas in

mot det svarta hålet skulle dock uppleva det som att allt runt omkring blir blåare och blåare.

Detta är givetvis ett mer teoretiskt och hypotetiskt exempel för att förklara Dopplereffekten,

men också ett exempel som ökar bredden på förståelsen samt kan upplevas mer fascinerande.

Även tiden kommer att gå långsammare då du närmar dig ett svart hål till följd av att styrkan

på gravitationsfältet ökar, läs 2.4.4 nedan.

2.4.3 Villkor för liv utanför jorden samt fysikens relation till etik, religion och filosofi

För att upptäcka planeter utanför vårt eget solsystem, så kallade exoplaneter, används

indirekta metoder såsom att leta efter en roterande neutronstjärna, en pulsar, som avger

strålning, genom gravitationell linsning eller exempelvis dess siluett mot bakgrunden. En

förutsättning till liv beror framför allt på tillgången till flytande vatten; eftersom det finns

14

bakterier, och därmed liv, som kan leva i både extremt varma och kalla områden, under höga

tryck och utan syre, men inte utan flytande vatten.15

Men vad vet man säkert, och hur säkert är det? Vad är teorier? Alla dessa är frågor där

vetenskapen möter filosofin och religionen. Här är det viktigt att göra en distinktion, att

tydliggöra att de olika områdena svarar på olika frågor; vetenskapen försöker förklara hur

gravitationen fungerar och hur liv uppkommer, men inte varför. Religionen å andra sidan kan

inte göra några anspråk på att vara vetenskaplig, men ger sig på att svara på frågor som ligger

utanför, varför; och menar sig ha en förklaring till varför det finns liv. Här kan med fördel

diskussion som metod användas, kanske även att integrera andra ämnen i detta och på så sätt

öka den tvärvetenskapliga delen.

2.4.4 Einsteins relativitet

Tidsdilatation är tidsfördröjning och innebär att tiden är relativ; referenssystemets hastighet

gör att skillnaden i hur en observatör i systemet och en observatör utanför systemet upplever

det, ökar med hastigheten. Detta är dock endast något som ger någon större effekt när man

talar om mycket höga hastigheter, varför exempelvis rymdfarkoster eller föremål i rymden är

ett mer verklighetsförankrat exempel än mer vardagliga fenomen som tågvagnar. Det är

tidsdilatationen som gör att en observatör på jorden upplever att en observatör på en

rymdfarkost med hög hastighet färdas under mycket längre tid, än vad observatören på

farkosten upplever det. Med andra ord går tiden långsammare ju snabbare du färdas.

Även längder är relativa beroende på hastigheten i referenssystemet. Detta begrepp kallas

längdkontraktion, längdminskning, och behöver även det beaktas först vid hastigheter som är

nära ljusets.

Einstein formulerade också ett samband mellan massa och energi, men precis som med

tider och längder så påverkar också hastigheten föremålets energi; E = mc2 visar således

föremålets viloenergi, där c är ljushastigheten. För att få energin hos ett föremål i rörelse

multipliceras, likt för tidsdilatationen och längdkontraktion, viloenergin med en gammafaktor.

Gammafaktorn – eller Lorentzfaktorn som den även kallas, kan sägas vara ett mått på hur

stark den relativistiska effekten är; ju närmare ljusets hastighet vi kommer, desto större blir

faktorn och de relativistiska effekterna.

15 https://www.nasa.gov/content/the-search-for-life (2016-10-13)

15

Einsteins allmänna relativitetsteori förklarar också att tiden går långsammare i starka

gravitationsfält, vilket måste tas hänsyn till exempelvis vid GPS-satelliter som färdas runt

jorden; en klocka på satelliten går 38 mikrosekunder snabbare per dag, än en klocka på

jorden, trots att tiden går långsammare vid höga hastigheter. Detta är något som GPS:en

automatiskt korrigerar varje dag. Att prata om navigering i samband med relativitet gör att

ännu ett centralt innehåll kan förklaras med astrofysik.

16

3 Litteratur

I detta avsnitt presenteras didaktisk forskning inom området. Avsnittet är tematiskt uppbyggt,

med tre delavsnitt, 3.1-3.3. Det första delavsnittet handlar om motiven till varför fysiken är

viktig i samhället samt hur intresset för ämnet kan öka. Det andra delavsnittet belyser elevers

och studenters svaga kunskaper i astronomi, samt orsaker till detta. Det tredje och sista

delavsnittet avhandlar den forskning som har gjorts kring hur undervisning av astronomi kan

förbättras.

3.1. Fysikens betydelse i samhället

Svein Sjøberg vid Oslo Universitet menar att de ämnen och områden som omnämns i

styrdokument motiveras utifrån att de ska främja allmänbildning samt ha anknytning till

värderingar som anses viktiga och allmänna i vårt samhälle.16 Trots att ämnesplanernas

innehåll justeras och ändras med jämna mellanrum, fortsätter majoriteten av elever att välja

bort naturvetenskap – och fysik. I boken Naturvetenskap som allmänbildning från 2010

motiverar Sjøberg naturvetenskapens betydelse utifrån tre dimensioner: naturvetenskap som

en produkt, en process och som social institution.18 Produkten naturvetenskap består av de

begrepp och teorier som tillsammans förklarar den verklighet vi lever i. Processen

naturvetenskap handlar om att ämnet i sin karaktär både har svar på frågor, men också att den

procedur naturvetenskapen använder sig av för att söka reda på fakta och lösa uppgifter på,

leder till nya frågor som sen får nya svar. Processen är därför ständigt pågående.

Naturvetenskapen för på sådant vis samhället framåt genom sin undersökande karaktär. Den

sociala institutionen naturvetenskap innebär den stora del av samhällets population vars yrke

är inom den naturvetenskapliga sektorn. Denna sektor ökar ständigt vilket gör att

naturvetenskapen är grunden för den ekonomiska och teknologiska utvecklingen i världen.

Sjøberg menar att en förklaring till varför så många väljer bort naturvetenskap, delvis är att

skolan i sin undervisning alltför mycket motiverat ämnet som en produkt, och därigenom

glömt bort de andra två dimensionerna.

Engström och Carlhed analyserar i artikeln Different habitus: different strategies in

teaching physics? Relationships between teachers’ social, economic and cultural capital and

strategies in teaching physics in upper secondary school från 2014 varför fysiklärare på

gymnasiet väljer att undervisa om energi och energibegreppet på det sätt de gör.19 Utifrån

16 Sjøberg, S. (2010), s.155. 18 Sjøberg, S. (2010). 19 Engström, S och Carlhed, C. (2014)

17

deltagarnas svar har författarna funnit tre undervisningstyper i lärares sätt att undervisa och att

välja undervisningsinnehåll: den traditionelle med ämmnesfokus, utmanaren med

teknikfokus och utmanaren med fokus på medborgarskap. Den första undervisningstypen, den

traditionelle, är den vanligaste i dagens klassrum. Man tenderar där att inte vilja utveckla vare

sig sitt eget undervisningssätt eller undervisningens innehåll och de som tillhör denna kategori

menar att fysik är svårt och inte så viktigt för samtliga elever att lära sig, utan till mest nytta

för elever som är särskilt talangfulla. Den andra undervisningstypen, med teknikfokus, menar

att all teknisk utveckling ju bygger på fysik och därför riktar man in sin undervisning på det. I

den tredje undervisningstypen syftar undervisningen till att utbilda och rusta eleverna inför att

blir en del i samhället; den strävar således efter att inrikta fysikundervisningen till miljö-,

politiska och etiska frågor.

Den största skillnaden mellan det traditionella sättet att lära ut och de två utmanarna är

målet med undervisningen; är det att lära sig begrepp eller att lära sig använda begrepp i olika

sammanhang? Risken med det traditionella sättet är eleverna inte lär sig använda fysiken i

andra sammanhang om inte läraren aktivt arbetar med reflektioner och kritiskt tänkande.

Författarna menar att alla elever som läser fysik på gymnasiet inte kommer att läsa fysik

vidare på universitetet, men att samtliga kommer att möta föreställningar om hur världen

förhåller sig och efter att ha läst gymnasiefysik förväntas eleverna förstå det. Därför bör också

de två utmanande undervisningstyperna få en större plats i klassrummen, menar författarna.

Läsåret 2015/2016 var en knapp majoritet, 53 %, av eleverna på naturvetenskapligt

program av kvinnligt kön, medan det på tekniskt gymnasieprogram endast var 16 %.20 Även

på universitetsnivå är kvinnor på tekniska program i minoritet; år 2013 var exempelvis endast

29 % av de utexaminerade civilingenjörsstudenterna av kvinnligt kön.21 Att elever, framförallt

tjejer, väljer bort naturvetenskap i hög utsträckning har varit känt sedan 1980-talet. Många

försök att vända denna trend har gjorts i många olika länder utan att lyckas.22 Stokking anser i

sin artikel, som bygger på studier av elevers förhållningssätt till fysik i den nederländska

skolan, Predicting the choice of physics in secondary education från 2000, att detta delvis kan

lösas genom att hålla fysiken till, för eleven, vardagliga problem som är meningsfulla och

intressanta. Vetleseter Bøe och Henriksen påvisar vidare i sin artikel från 2013, Love it or

leave it: Norwegian students’ motivations and expectations for post compulsory physics, att

20 http://www.skolverket.se/statistik-och-utvardering/ (2016-12-10) 21 http://www.scb.se (2016-12-10) 22 Stokking, K. (2000).

18

även elever som valt att läsa vidare naturvetenskapliga ämnen på gymnasiet, finner ämnet

ogripbart och har svårt att se användningen för ämnet i framtiden. Vetleseter Bøe och

Henriksen menar att detta kan undvikas genom att arbeta tydligt mot fysikens kopplingar till

arbetslivet för dessa elever samt att rikta in sig på gruppövningar och utnyttja styrkan i att

hitta gemensamma intressen hos en grupp. I diskussionen och det talade ordet blir fysiken

levandegjord, mer än att hålla sig till skolboksexempel.

3.2 Orsaker till låga astronomikunskaper hos studenter

Astronomikunskaperna hos elever och studenter, både på motsvarande gymnasie- och

universitetsnivå, är låga. I en videostudie från 1989 undersöks astronomikunskaperna hos

slumpvis utvalda studenter, examinerade från olika program utan uttalat astronomiskt

innehåll, från Harvard University i USA.23 De examinerade ombads förklara grundläggande

astronomiska fenomen som exempelvis varför det är varmare på sommaren än vintern och

varför månen ser ut som den gör under sin cykel. I studien kunde endast 2 av 23 studenter ge

vetenskapligt korrekta svar. När en liknande studie med samma typfrågor som vid

Harvardstudien, gällande vanliga astronomiska missförstånd, genomfördes på 1400 high

school-elever i USA, fann man att deras medelpoäng var 34 % korrekt – vilket är bättre än

universitetsstudenternas resultat, men fortfarande lågt.24 Att fysiken i allmänhet tycks vara

svårförklarlig kan delvis förklaras med att den vokabulär som används inom ämnet också

återfinns i vardagslivet, dock med en annan innebörd. Detta skulle delvis förklara varför det är

vanligt med missförstånd inom bland annat astronomin. Detta menar Eriksson i avhandlingen

Reading the sky, from starspots to spotting stars och nämner exempelvis kraft, arbete och fält

vars vardagsbetydelse skiljer sig avsevärt från de fysikaliska begreppen. 26

Trumper har studerat israeliska lärarstudenters förståelse av grundläggande astronomi och

presenterar sitt resultat i en artikel från 2001, A cross-college age study of science and

nonscience students’ conceptions of basic astronomy concepts in preservice training for high-

school teachers. 27 I studien medverkar 433 studenter som utbildar sig till högstadie- och

gymnasielärare inom den naturvetenskapliga sektorn och han fann att deras kunskaper i ämnet

är svaga. Trumper menar att detta möjligtvis beror på att det i deras utbildning saknas

obligatoriska inslag av astronomi, oavsett i vilket ämne studenten ämnar att undervisa i,

kombinerat med att studenterna inte läst astronomi sedan de själva gick på högstadiet.

23 Schneps (1989) i Bailey (2004), s. 3. 24 Sadler (1992) i Bailey (2004). s.3. 26 Eriksson (2014). 27 Trumper (2001).

19

Trumper menar vidare att ett sätt att bemöta dessa svaga kunskaper kan vara att låta

astronomiundervisningen utgå från studenternas egna tankar, vilka först måste fastställas av

läraren, för att sedan låta undervisningen ta avstamp därifrån.

3.3 Undervisningsformer som gynnar förståelsen för astronomi

Att använda datasimuleringar för att främja elevers förståelse för astronomi har visat sig vara

gynnsamt. Urban Eriksson har i sin avhandling Reading the sky – From Starspots to Spotting

stars, låtit 137 deltagare av blandad utbildningsnivå gällande astronomi, alltifrån studenter

från introduktionskurser i astronomi upp till professorer, från olika länder ta del av

simuleringar över stjärnhimlen.29 Han kommer bland annat fram till att nivån på deltagarnas

analys och slutsatser utifrån simuleringarna, står i direkt korrelation med deras

fysikutbildning. Elevens förståelse för astronomi beskrivs i avhandlingen som att bestå av en

hierarkisk ordning över disciplinärt urskiljande i fem steg. Med disciplinärt urskiljande menas

att notera något och reflektera över det man ser, en sorts potential att erbjuda kunskap.

Eriksson menar att denna hierarki består av fem steg där det lägsta steget inte innehåller

någon form av disciplinärt urskiljande. Ovanför det finns disciplinärt identifierande som

handlar om att kunna namnge och identifiera vissa objekt. Därefter kommer disciplinär

förklaring som innebär att objekten man identifierat också kan förklaras och tillskrivas

mening. Nästa steg handlar om disciplinärt uppskattande och innefattar att eleven visar på att

den förstått värdet som objektet eller representationen har. Överst återfinns hos Eriksson

disciplinärt utvärderande som handlar om att kunna se kritiskt på representationen och utifrån

kunskap peka på brister eller utvecklingsmöjligheter. Den viktigaste slutsatsen från

avhandlingen är, enligt Eriksson själv, den att lärarens betydelse för elevens förståelse framför

allt handlar om att läraren noggrant måste identifiera exakt var i hierarkin eleven finner

svårigheter, för att utgå därifrån när han eller hon hjälper eleven vidare till nästa kategori.

Forskning visar att för att motivera och attrahera en större, mer blandad grupp med

jämnare könsfördelning till fysik, behöver fysikundervisningen fokusera mer på kunskap

kopplade till sammanhang, gemensamma gruppuppgifter samt arbeta med exempel och visa

på tillämpningar av fysiken som är kopplade till elevernas vardag och liv.30 Att koppla

mekaniken till elevers vardag är ofta inte särskilt svårt, värre blir det med områden som

exampelvis kvantfysik och då även delar av astronomin; den har en annan karaktär och

tillämpar andra regler än den klassiska mekaniken, varför det inte är möjligt att koppla det till

29 Eriksson (2014). 30 Henriksen m.fl. (2014), s.3.

20

elevers vardag. För att underlätta inlärningen finns då bland annat interaktiva

whiteboardtavlor, kopplade till Algodoo. I detta program är det möjligt för eleverna att

”observera genom leken” och själva på tavlan rita upp planeter och undersöka Keplers lagar

gällande rotation och hastigheter exempelvis; ett område som annars är svårt att visa på

experimentellt. Denna teknik uppmuntrar även till att tillsammans med andra undersöka och

förstå. Detta menar Bor Gregorcic i artikeln Exploring Kepler’s laws using an interactive

whiteboard and Algodoo från 2015.31

Fysiken använder många olika språk; texter, bilder, diagram, symboler och aritmetik. För

att förstå fysik som helhet måste du kunna bemästra samtliga av dessa olika språk, samt utan

hinder kunna växla mellan dem. I Norge har man därför utvecklats ett verktyg för att hjälpa

elever med kopplingen mellan dessa olika språk inom kvantfysiken; ReleQuant. Om detta

skriver Henriksen med flera i artikeln Relativity, quantum physics and philosophy in the upper

secondary curriculum: challenges, opportunities and proposed approaches från 2014.32

ReleQuant är en webbaserad lärplattform som innehåller simuleringar och animeringar för att

främja förståelsen av kvantfysik. Eleverna utvecklas att formulera sina tankar i diskussion

med andra elever, med klassen samt kommunicera direkt med läraren. Detta gör att

missförstånd kan redas ut på en gång, och det tydliggörs vilka elever som förstått och inte.

Verktyget är fortfarande under utveckling, men de försökstudier som gjorts har visat på

mycket goda resultat.

31 Gregorcic (2015). 32 Henriksen m.fl. (2014).

21

4 Syfte och frågeställningar

Syftet med denna uppsats är att undersöka hur lärare i fysik på gymnasieskolan ser på

astronomins del i undervisningen med bakgrund av den ämnesplansändring som gjordes med

Gy11.

För att undersöka detta har följande frågeställningar formulerats:

- Hur ser lärare på astronomins del i fysikundervisningen i förhållande till andra delar?

- På vilket sätt har astronomins utrymme i fysikundervisningen på skolorna ändrats

sedan Gy11?

- Vilka faktorer beskriver lärarna ligger till grund för astronomins utrymme i

fysikundervisningen?

22

5 Metod

Under metod-avsnittet beskrivs det hur genomförandet av studien har gått till, från det att

respondenter kontaktades till det att analysen av resultatet genomfördes. Det är en kvalitativ

studie, med fem manliga respondenter som alla är verksamma gymnasielärare i fysik. Under

avsnitt 5.6 finns även en reflektion över metoden och dess reliabilitet och validitet.

5.1 Metod för datainsamling

Då syftet med studien är att gå ner på djupet och söka förståelse för vad som ligger till grund

för astronomins utrymme i fysikundervisningen har kvalitativ samtalsintervju valts som

metod. Intervjustudier är lämpliga då man söker förståelse för hur en respondent uppfattar sin

egen livsvärld och hur dennes erfarenheter kan tolkas.33 Intervjuaren har därför strävat efter

att förstå världen på samma sätt som respondenten upplever den.

5.2 Urval

För valet av respondenter har McCrackens råd efterföljts: ett litet antal och för intervjuaren

främlingar som inte är experter på sina områden.34 Med experter menas i detta avseende

någon som besitter mer kunskap om läroplaner än det som studien avser att undersöka –

verksamma gymnasielärares syn. Råden har efterföljts dels för att få en så korrekt beskrivning

av lärares vardag som möjligt, och dels för att få respondenten att öppna sig, tala

sanningsenligt och inte utgå från vad man bör säga och så vidare. Intervjuerna genomfördes i

tur och ordning, och efter fem intervjuer upplevde intervjuaren att svar upprepades och inga

nya aspekter togs upp. Intervjuaren gjorde då bedömningen att teoretisk mättnad har uppnåtts.

Respondenterna är verksamma på fyra olika skolor, i fyra olika kommuner och blev

kontaktade först via sin rektor som vidarebefordrade den inbjudan till intervjustudie

intervjuaren sänt denne. Därefter svarade respondenten direkt till intervjuare, alternativt att

intervjuaren först tog personlig kontakt via mail med respondenten. Inbjudan finns bifogad

som bilaga I.

5.3 Genomförande

Innan första intervjun påbörjades har intervjuaren vid två tillfällen testat intervjufrågorna på

provrespondenter, som också är lärare men ej aktuella för studien. Detta gjordes dels för att få

en uppfattning om hur lång tid en intervju kan tänkas ta, men också testa hur väl frågorna var

formulerade, om det finns möjlighet till missförstånd samt se hur väl frågorna bidrar till att

33 Esaiasson m.fl. (2012), s.253. 34 McCracken i Esaiasson m.fl. (2012), s.259.

23

skapa ett samtalsflöde.35 Efter några mindre justeringar av guiden ansågs den vara relevant för

studien. Intervjuguiden finns i sin helhet bifogad som bilaga II.

Intervjuerna genomfördes på respondenternas arbetsplatser, i separata grupprum eller

kontor, efter respondentens egna önskemål. Under intervjutillfället lästes de etiska aspekterna

upp för respondenten som muntligen gav sitt medgivande till att medverka i studien, se bilaga

III. Därefter påbörjades intervjun som utgick ifrån intervjuguiden. Denna är halvstrukturerad

med fyra olika teman:

1. Bakgrundsvariabler

2. Upplägg av undervisningen

3. Upplevelse av läroplanen

4. Om astronomins del

Beroende på de svar respondenten gav kunde följdfrågor komma, varför de olika

intervjuerna har tagit lite olika riktningar. Intervjuerna, som varade mellan 24 och 40 minuter,

spelades in med ljudupptagningsutrustning och transkriberades i sin helhet samma dag.

Transkriberingen har skrivits rent så till vida att talspråk och väntande uttryck så som ”eh”

inte tagits med.

5.4 Analysmetod och databearbetning

Analysen påbörjades genom att jag skrev ut de transkriberade intervjuerna och började

därefter med märkpenna markera ut gemensamma teman i respondenternas svar. Utifrån

studiens syfte formulerades därefter tre huvudkategorier:

- astronomi i förhållande till andra av fysikens områden

- astronomi och Gy11

- styrande faktorer till astronomins utrymme

De olika teman jag fått fram hos respondenternas, sorterades därefter in under den kategori

jag tyckte var lämpligast. Under analysen har jag separerat eller slagit samman teman då de

till viss del har flutit ihop; en distinktion har därför gjorts om citatet gäller fysik i allmänhet

eller astronomi i synnerhet.

35 Esaiasson m.fl. (2012), s.268.

24

5.5 Etiska hänsynstaganden

Vid genomförandet av intervjuerna har de forskningsetiska principer som Vetenskapsrådet

fastställt, tagits hänsyn till.36 Dessa principer är fyra till antalet och innefattar

informationskravet, samtyckeskravet, konfidentialitetskravet och nyttjandekravet.

Informationskravet uppfylldes genom att respondenten gjordes medveten om studiens syfte

såväl vid inbjudan till intervju som vid intervjuns början. Respondenterna gjordes även

medvetna om att de när som helst och utan motivering kan avbryta sitt deltagande.

Samtyckeskravet uppfylldes genom att respondenten muntligen innan intervjun påbörjades

blev tillfrågad om hen vill medverka eller inte; konfidentialitetskravet genom att respondenten

garanteras att intervjun kommer att anonymiseras och varken namn, skola eller stad kommer

stå att finna i den färdiga studien. Respondenten gjordes även medveten om var studien i sin

helhet senare kommer att kommuniceras och publiceras och garanteras att informationen som

framkommer under intervjun endast kommer att användas inom ramen för denna studie och

inte finnas tillgänglig någon annanstans, varför även nyttjandekravet tillgodosågs.

5.6 Reflektion över metod och resultat

Av de fem respondenterna är samtliga män, och även om åldern på dem varierar mycket,

skulle studien möjligtvis kunna fått fram än fler kategorier och aspekter om

respondentgruppen varit mer heterogen sett även till kön. Dock är det en intervjustudie med

enbart fem medverkande och studiens värde ligger i den fördjupade insikten i den enskilde

lärarens uppfattning om sin verklighet, snarare än möjligheter till generalisering. Samtliga

respondenter är av manligt kön, vilket speglar att fysiklärare på gymnasiet oftare är män.

Att transkribera intervjuerna innebär också en risk för intervjuarens subjektiva tolkningar

då dels talspråk inte tagits med, men också att skiljetecken som inte i tal framkommer satts ut.

Tal kan således tolkas olika i text, vilket är något som kan minska de transkriberade

intervjuernas reliabilitet. Dock har tolkningarna gjorts för att göra texterna mer lättlästa och

behållit kontexten i respondenternas svar, varför ändå validiteten kan anses vara god.

Även platsen intervjuerna har genomförts på, uteslutande på respondenternas arbetsplatser,

skulle kunna ha minskat reliabiliteten så till vida att respondenterna känner sig oroliga för att

någon ska överhöra deras tankar och svar, och på så sätt svara det de ”borde” mer än återge

hur det verkligen är. Det som talar emot detta är att respondenterna själva har föreslagit

platsen och att respondenterna gav uttryck för att detta säger de enbart för att det är anonymt.

36 Vetenskapsrådet (2002).

25

6 Resultat och analys

I detta avsnitt presenteras de fem respondenternas svar från intervjuerna. Analysen har gjorts

och resultatet redovisas utifrån studiens tre frågeställningar, se avsnitt 4, för att söka olika

kategorier i respondenternas beskrivningar av sin verklighet. I avsnittet återfinns både kortare

citat och längre blockcitat, och när en förklaring av något ett citat åsyftar, gjord av författaren,

är den utmärkt med hakparenteser. Citaten och tolkningar av dem ges som exempel på

respondenternas svar inom respektive kategori.

6.1 Astronomi i förhållande till andra av fysikens områden

Att undersöka hur respondenterna ser på astronomins del i förhållande till andra områden av

gymnasieskolans fysikundervisning, som är den första frågeställningen i denna studie,

mynnade ut i två kategorier; hur respondenterna planerar sin undervisning och olika områden,

samt att man anser att olika områden väger olika tungt. Under dessa båda kategorier visas

nedan respondenternas resonemang med exemplifierande citat.

6.1.1 Planeringen av områden

Samtliga respondenter har varit verksamma som lärare under många år, mellan 7 och 25 år.

Under intervjuerna framkommer att de lärare som arbetat särskilt länge uttrycker att de utgår

från sin erfarenhet, och hänvisar det till saker som att de använder sig av ”lite samma

övergripande skal” när de vet vad som ska in, att vissa områden ”brukar kännas tungt för

eleverna” och att det då gör att mer fokus läggs vid just det området. En av dem säger:

Nu har jag ju kört igenom de fysikkurser som finns, har

ju redan jobbat mig igenom med olika elevgrupper och

därför så bygger man det mesta på erfarenheter från hur

det gick förra gången jag hade den, vilka saker som inte

fungerade så bra, vilka saker som de lärde sig väldigt

bra eller förstod direkt så tar man med det igen, dom

laborationer som gav mycket till eleverna och så.

Även elevunderlaget beskrivs påverka planeringen av undervisningen så till vida att en

respondent menar att man med åren märkt att man med varje ny årskull får olika elever som

ligger på olika nivåer i fysik. Undervisningen handlar därför till en början om att ta reda på

var eleverna ligger kunskapsmässigt och sedan utgå från det: ”man kollar innan vad dom har

med sig och sen planerar utifrån det”. Respondenterna undervisar till största delen på

naturvetenskapliga – eller teknikprogrammet, som båda är studieförberedande, vilket även det

motiverar hur planeringen av ett område ska göras:

26

...jag vet att dom ska läsa civilingenjörprogram de

flesta av dom... Men jag vet att oavsett så läser dom

mekanikkursen på universitetet, oavsett vilket

civilingenjörsprogram du väljer, så därför vet jag att

om jag inte förbereder dom för det här jättestora hoppet

dom ska göra till nästa steg, så kommer dom inte klara

det.

Ett par respondenter menade också att den gemensamma planeringen av fysikundervisningen

på skolan ligger till grund för områdesplaneringen; att kursen avslutas med ett kursprov som

tillhandahålls av Skolverket, frivilligt att använda och att göra ändringar i. Det kollegiet

gemensamt beslutat ska tas upp på det provet och således de områden som ska hinnas med till

kursprovet:

Vi som har fysik 1 då till exempel, så vi jobbar

tillsammans för att fundera vad vi ska i alla fall hinna

med till kursprovet. Och då är det vissa saker som vi

inte tar med då och då blir det lite lägre prioritet på

det då. Så att när jag tänker vad jag lägger mest tid på

så blir det de här stora bitarna som jag vet tas upp på

kursprovet då.

Samtliga respondenterna beskriver också att de, framför allt i början av sina karriärer,

planerade områden utifrån fler faktorer såsom ämnesplanen, boken och äldre kollegor. På

frågan om hur de planerar ett område svarar en, efter en stunds fundering:

Men jag måste ju någon gång ha gjort det för första

gången och då hade man ju god hjälp av äldre kollegor.

Så man brukade ju ta hjälp av dom och fråga och prata om

vilka saker som är viktiga i kapitlet, man bekantar sig

med det läromedel man har och så.

En annan säger:

Ja det var länge sen jag planerade. Jag kom ihåg första

året när man planerade, då gick jag igenom centrala

innehållet, man kollade boken för man ville verkligen

följa bokens innehåll. Och sen såg man till att sida

efter sida kom med. Man försökte hålla den strukturen

som boken har.”

27

6.1.2 Olika områden väger olika tungt

Samtliga av de fem respondenterna menar att olika områden av fysiken på gymnasieskolans

kurser väger olika tungt. Detta motiveras framförallt utifrån att vissa områden av fysiken är

mer grundläggande än andra och att kunskaperna inom de områdena måste vara ordentligt

befästa innan man kan bygga vidare med annat, att vissa områden bygger på andra och därför

är av större vikt: ”Det som det [hänvisar till området astronomi] bygger på är samma för allt,

kopplingen däremellan är mekaniken”. En annan respondent utvecklar det:

Det vi gör i början där liksom, kraft och rörelse då,

det tänker jag är ganska, det bygger upp det mesta

andra. Så där lägger jag lite extra fokus, tar det lite

långsammare. Dels är dom ju lite osäkra en del, rent

naturvetenskapligt, de har inte läst jättemycket innan.

Så är en del ganska mattesvaga så jag tar det ganska

lugnt i början där. Jag tänker dels att det ska vara

lugnt i början och dels för att det är så viktiga

grunder.

Precis som vad som ligger till grund för planeringen, används också elevernas framtidsplaner

som en faktor som påverkar vilken dignitet områden tillskrivs: ”Självklart beror det ändå på

vad de kommer möta på universitetet. Alla kommer att läsa mekanik, men inte alla kommer

läsa astro”.

Också lärarens personliga intresse för vissa delar av fysiken ansågs vara av betydelse för

den undervisning man bedriver. En respondent beskriver det som att hans utbildning gett

honom en ”känsla för vad man själv tycker är viktigt”. En annan säger:

Självklart tycker jag nog att man som individ har rätt

att ha vissa favoritområden beroende på den egna

utbildningen, vad man fördjupat sig inom, så har man mer

kunskap om något område och då blir det ju förstås att

man känner större engagemang och lägger gärna någon

vecka extra på vissa områden.

Traditionen, vad man alltid gjort, är också en kategori som beskrivs motivera att olika

områden är olika viktiga: ”Det är väl egentligen kriminellt att göra så men, jag tror också att

det handlar om att det [vissa områden av de centrala innehållen] är lite nytt. Fysiklärare är

ganska konservativa faktiskt”. Det handlar då framförallt om nya områden i fysik, som inte

fanns med i den äldre ämnesplanen som beskrivs väga lättare än andra. En respondent menar

28

att exempelvis hållbar utveckling och meteorologi inte egentligen borde vara inom fysiken

utan att det finns andra kurser där det passar in bättre och att man därför ”jobbar sparsamt”

med de områdena.

6.2 Astronomi och Gy11

Under bakgrunden till denna studie presenterades den förändring av ämnessplan som gjordes

från 1994 års ämnesplan till år 2011, se kapitel 2. Under detta avsnitt presenteras analysen av

respondenternas syn på dessa förändringar.

6.2.1 Synen på ämnesplanen

Samtliga respondenter nämner att ämnesplanerna är diffusa så till vida att det finns utrymme

för tolkningar kring vilket innehåll som ska ingå:

Sen självklart står det inte hur mycket man ska stanna

där och hur mycket man ska hålla sig där. Jag vet att

kring astrofysiken ska man ta upp kring exoplaneter… och

självklart tar jag upp det och vissa metoder… men det

står inte, det jag tar upp kanske tar en halv lektion på

sitt max. Men det är en egen rad för sig själv i det

centrala innehållet och det kanske är likvärdigt med det

man ska ta upp det här med friläggning av kroppar i

tvådimensionella plan. Ja, där kanske jag är i två

veckor.

Otydligheten i ämnesplanen beskrivs på så vis ligga till grund för att lärare själva väljer vad

de vill fokusera sin undervisning på. Somliga menar att detta är bra då det ger större svängrum

för läraren, medan andra menar att det är dåligt eftersom skolan då inte blir lika för alla: ”Jag

tror det är dåligt för skolan som helhet i Sverige, att den inte är mer lik och jämn. Att

beroende på vilken skola du går på kan du få olika innehåll, olika utbildning med olika

betyg”.

Gemensamt är dock att ämnesplanerna inte enskilt är avgörande för innehållet i

undervisningen, utan snarare som en guide eller hjälp. Undervisningen utgår istället från så

som man ”alltid” gjort: ”problemet när man hållit på så länga som jag har gjort är att man litar

ju väldigt mycket på vad vi har gjort tidigare genom åren”. En annan säger, om än med en

efterföljande reflektion:

Då finns det ju så enormt mycket kunskap kvar och

litegrann kan man känna det här att vi ibland går på av

29

ren vana. Att de gamla kursplanerna lite lever kvar. Och

ibland när man går tillbaks och tittar och ser att

’vänta, varför gör vi det här?’… och hur man motiverar

det [vissa fenomen och dess närvaro i undervisningen]

det vet jag inte. Man använder det [centrala innehållet]

inte, utan framförallt att man tittar på det här och så

inser man hur mycket det är man skiter i.

Respondenten menar att ämnesplanen är en sådan liten del av hans vardag att det faktum att

en del områden i det centrala innehållet helt faller bort inte är anmärkningsvärt. En annan

respondent funderar kring om det tolkningsutrymme som finns i ämnesplanerna gör att man

lägger fokus på fel saker, och att det finns svårigheter i huruvida man ska utgå från eleven

eller från ämnesplanen:

Det man verkligen kan fundera över är om man ska

förändra tyngdpunkten i arbetet, från att lösa problem

och räkna. Det står inte här. Det står att dom ska kunna

massa saker och dom ska utveckla vissa förmågor, bland

annat att lösa problem. Och traditionellt sätt, tittar

man i en bok så här så är det ju massa uppgifter där man

ska bestämma magnetfält och så vidare. Det är ju

fortfarande en hel del matematik, så är det. Och jag vet

inte. Det är ju ett studieförberedande program och sen

är det ju en hel del räknande på universitetet. Så ska

man förbereda dom för högre studier så måste man ju

förbereda dom på sånt som dom möter sen också.

En respondent lyfter också aspekten att det ju ändå inte är någon som kan säga att man gör

rätt eller fel och att det därför inte spelar så stor roll att det finns ett tolkningsutrymme. Han

lyfter nationella prov som ett exempel; å ena sidan ska de inte ensamt ligga till grund för

bedömningen av eleven, men samtidigt ska den egna bedömningen inte avvika för mycket

från provbetyget – så hur gör man rätt?

Svårigheten i att använda ämnesplanen beskriver några respondenter också just handla om

att tolka de värderande ord som står i kunskapskraven, exempelvis i viss mån, översiktligt,

orienterande med mera.

6.2.2 Förändring sedan Gy11

Vad gäller de förändringar astronomiundervisning genomgått sedan den förändrade

ämnesplanen 2011 beskriver respondenterna tre kategorier; där tre respondenter beskriver att

30

de inte alls förändrat sin undervisning, utan gjort på samma sätt även med den äldre

ämnesplanen. På frågan om respondenten ser någon skillnad på astronomins utrymme i

ämnesplanerna svarar denne: ”nej inte så jag har tänkt på någon, det har i alla fall inte

påverkat min undervisning i astronomi så att säga”. Den andra kategorin framkommer då en

respondent menar att innehållet och utrymmet är detsamma som med tidigare ämnesplan, men

att han uppdaterar undervisningen om de nya upptäckter då astronomin är föränderlig. Endast

en respondent beskriver att astronomin fått större utrymme sedan den nya ämnesplanen, och

att han idag kommer längre med astronomin:

Vi räknade inte tidigare, det hann man inte göra då med

det gamla. Utan det är med Gy11 när kurserna förändrats.

Så eleverna har fått sig mer till livs [med de nya

ämnesplanerna], det törs jag säga. Det har blivit

bättre. Större utrymme, trots att det inte är

tillräckligt stort.

Respondenten beskriver att undervisningen nu, till skillnad från tidigare, är mer kvalitativ så

till vida att man går djupare in på astronomin, mer kvantitativ då man behandlar ett större

område av astrofysiken, samt att man även har en algebraisk ansats.

6.2.3 Reflektion över astronomins utrymme i Gy11

Samtliga respondenter är överens om att astrofysik behandlas annorlunda än andra områden,

utifrån olika faktorer. Huruvida det är problematiskt eller inte råder det dock delade meningar

kring och tre kategorier i respondenternas svar står att finna. Den första kategorin återfanns

hos de respondenter som menade att detta inte är problematiskt alls, att astronomin är för svår

och för stor för att kunna förklaras för gymnasieelever och att kurserna är för korta: ”det

[astronomin] kanske ja, ligger lite utanför gymnasiet”.

Den andra kategorin handlar om att respondenterna kan förstå problematiken, men att

astronomin i sin karaktär är ett område som intresserar många och återfinns i så många andra

bitar; dels i tidigare årskurser, dels i andra områden av fysiken men också i andra kurser på

skolan, såsom fysik 3, samt i elevernas egen vardag med populärkultur, vilket gör att

undervisningen alltid tar upp det ändå. En respondent menar att det är ”regelmässiga frågor”

av eleverna från vad de sett på Vetenskapens värld, läst i Illustrerad vetenskap eller

funderingar de fått när de sett storfilmen Interstellar. En respondent uttrycker det som

följande:

31

Stackars astron, den lider litegrann. Men ändå tror jag

att jag har fått, det kanske är det område jag har fått

med lite överallt. Dom som verkligen har varit vakna har

sett det under mina lektioner att olika delar av

astrofysiken hela tiden kommer på olika områden.

De förbättringar som behöver göras handlar snarare om att eventuellt lägga mer tid och införa

även räkning och problemlösning på området.

Den tredje kategorin återfinns hos den respondent som beskriver att han haft tankar om att

göra om hela sin undervisning, som annars ”kan vara ganska tråkig”, och istället för att göra

på traditionellt sätt; att inleda med medelhastighet, acceleration med mera, utgå från ett

övergripande tema genom hela kursen. Astronomin beskrivs vara ett bra sådant tema att

introducera all annan fysik ifrån, och på så vis prata om kraft och rörelse och andra områden.

Respondenten menar att undervisningen då kanske skulle bli mer intressant – men att det inte

blir av:

Det har jag tänkt ganska ofta men så tiden rinner iväg

och man hinner inte. Man tänker att ’nästa gång’ ska

jag. Men det är också svårt, stort, ändras ofta. Så det

kräver mycket tid.

Tiden är därför en avgörande faktor när det handlar om att göra stora förändringar i

planeringen av undervisningen.

6.3 Styrande faktorer till astronomins utrymme

Den tredje och sista frågeställningen för denna studie behandlar de faktorer respondenterna

beskriver ligger till grund för astronomins utrymme i fysikundervisningen. I avsnittet

presenteras i den första kategorin respondenternas beskrivningar av den

astronomiundervisning de bedriver. Den andra kategorin analyserar de faktorer

respondenterna beskrivit ligga till grund för astronomins utrymme.

6.3.1 Respondenternas astronomiundervisning

Av de fem respondenterna som medverkar i denna studie, beskriver samtliga att astronomin,

ofta tillsammans med andra områden såsom framförallt meteorologin, skiljer sig från övriga

delar av fysiken. Det beskrivs delvis bero på att astronomin inte anses vara grundläggande

fysik, utan mer påbyggnad på den traditionella fysiken, varför den alltid placeras sist i kursen;

För att kunna se en del utav dom saker som är så

intressanta med det här… då måste man ju i alla fall

32

först lära sig om dopplereffekt och man måste lära sig

om atomfysik och det här utsända emissionsspektrat och

så. Mycket kraft går till att lära sig grunderna som man

behöver för att förstå det.

En respondent uttrycker det som: ”De andra områdena brukar jag köra mer traditionellt och

ordentligt. Och sen då sista astronomin, den blir lite av en buffert beroende på hur snabbt det

gått med det andra”. En annan respondent beskriver att han endast berör astronomin parallellt

med andra områden: ”jag har aldrig tagit det i ett enda sjok, jag har aldrig sagt ’nu ska vi ha

kapitel 11 och astronomi’, men då det har koppling till området plockar jag in bitarna här och

där istället”. Övriga respondenter menar att de placerar astronomin sist i fysik 2-kursen, om

det över huvud taget tas med:

Det dyker ju upp i fysik 2. Och det är ett av de här

områdena som vi skippar. För det hinns inte. Det är ju

det här valet: antigen så går man igenom precis allting

som står i det centrala innehållet, vilket vi ska göra,

men eleverna kommer inte förstå någonting. Det blir för

ytligt på allting.

Det beskrivs som ”ett moment ju som hamnar lite på sidan. Det är inte på riktigt”. Detta

motiveras med att: ”mekaniken är ju grunden… är det så att dom förstår universums

utveckling och sätter sig på en kurs på universitetet så kommer det inte hjälpa dom lika

mycket”. Astronomin anses således inte vara lika viktig som andra områden, mekanik

exempelvis. En annan respondent menar att placeringen i läroboken också spelar in: ”i

samtliga läromedel så är det placerat styvmoderligt sist i boken. Det är en sånt här ’hinner vi

med så jobbar vi med det’-karaktär på kapitlet”.

Beskrivningen om att astronomin uteslutande är placerat sist i kursen används också som

förklaring för att eleverna har fullt upp inför sin stundande studentexamen; med avslutande

kurser och gymnasiearbeten, men också studentresor, varför respondenterna menar att

eleverna då är särskilt omotiverade och inte orkar lika mycket som annars. En respondent

menar dock att det är positivt att placera astronomin just där, eftersom ämnet i sin karaktär är

intresseväckande och att eleverna då blir motiverade och orkar, trots allt annat som är i

avslutningen av gymnasieskolans sista termin.

Alla respondenterna beskriver vidare att de, om de hinner med astronomin, undervisar om

det på andra sätt än övriga områden, där temaform, instuderingsfrågor och grupparbeten är

vanligast förekommande, till skillnad från andra områden som använder sig av genomgångar,

33

demonstrationer, laborationer, problemlösning och avslutas med ett skriftligt prov. Endast en

respondent beskriver att problemlösning och demonstrationer förekommer även inom

astronomin, om den hinns med, med skillnaden att demonstrationerna framför allt då är

simuleringar via mjukvaruprogram. Han menar vidare att även förproducerade material

användes nästan uteslutande, istället för de genomgångar som annars är vanliga. Annars

beskrivs astronomin till störst del handla om ytliga kunskaper: ”den går ju att läsa in lite mer

självständigt, den går ju inte så jättedjupt. Man är ju mer inne och nosar på alla områden inom

astronomin, som är jättestort”.

6.3.2 Anledningar till astronomins särställning

Den främsta anledningen till att astronomin kommer vid sidan av andra områden beror

uteslutande på, enligt respondenterna, att det är en påbyggnad på den traditionella fysiken och

att man hellre lägger fokus på den grundläggande fysiken, som eleverna kommer ha störst

glädje av sedan:

En del kanske kommer läsa astrofysik med, men inte alla,

och då tänker jag så att det är viktigt, det är det, men

man kan koppla det till många andra områden. Så jag tar

det ganska hastigt bara.

Astronomin är därför svårare och mer komplicerad än andra områden, vilket gör att det

placeras sist och då riskerar att inte alls tas upp. En respondent menar att det beror på dennes

egen osäkerhet:

Jag tror i alla fall att det för min egen del är det nog

lite själva innehållet, att jag är osäker på det. Jag

kan inte jättemycket om det. Jag har läst en sådan kurs

på universitetet, men alltså om jag jämför med kraft och

energi och sådana saker som jag verkligen kan, astro

liksom, nej.

En annan respondent funderar kring detta och säger sig se en minskning i kurser och

nedskärningar i vidareutbildningar inom olika områden av fysiken nu, mot när han för 20 år

sedan började arbeta som gymnasielärare.

Samtliga respondenter har läst minst en astronomikurs på universitetet, ofta självvalda

extrakurser som inte varit obligatoriska. Samtliga respondenter anser sig själva vara

intresserade av astronomi privat.

34

7 Diskussion

Under detta avsnitt diskuteras resultatet av studien utifrån bakgrunden i avsnitt 2 och den

didaktiska forskning som presenterades under avsnitt 3. Avsnittet är tematiskt strukturerat

utifrån de tre frågeställningar som varit gällande för studien vilket har resulterat i två teman:

Astronomi i förhållande till andra fysikområden och Astronomi och Gy11.

7.1 Astronomi i förhållande till andra fysikområden

I studien framkommer att samtliga respondenter anser att olika områden väger olika tungt och

därför prioriteras olika. Detta är till förmån för den traditionella fysiken såsom mekanik, kraft

och rörelse med mera, och på bekostnad av vad respondenterna menar vara nyare områden

såsom astronomi, men även meteorologi och hållbar utveckling. Respondenterna motiverar

detta med olika faktorer, framförallt att de menar den traditionella fysiken är mer

grundläggande och av större nytta för eleven, som av vissa respondenter antas studera vidare

på ingenjörsprogram på universitet, i framtiden. Detta kan i sig inte tas för att vara självklart.

Vissa kommer inte studera vidare alls, vissa till läkare och andra till ekonomer exempelvis.

Att respondenterna i viss mån då kan sägas värdera ämnesplanens områden olika, står delvis i

kontrast till det Sjøberg i Naturvetenskap som allmänbildning beskrev motivera ett områdes

förekomst i styrdokumenten med; att de ska främja allmänbildning och vara anknutet till

samhällsvärderingar som anses viktiga.37 För å ena sidan finns ju ett tolkningsutrymme i

styrdokument, så till vida att hur mycket eller hur stor andel av kursen ett visst område bör

uppta är upp till undervisande lärare; möjligtvis utifrån elevernas eget intresse, utifrån

elevernas framtidsplaner eller lärobokens upplägg – dock måste samtliga områden tas upp; att

motivera att en del områden, som vissa respondenter gjorde gällande astronomi, och även

meteorologi och hållbar utveckling, är därför fel; eller som en respondent valde att utrycka det

”kriminellt”. Ett ämnes- eller områdes förekomst i styrdokument kan motiveras utifrån en

allmänbildande, samhällsnyttig aspekt och därför måste alla områden tas upp.

I studien framkom också att respondenternas egen astronomiutbildning, eller snarare brist

på, i viss utsträckning låg till grund för astronomins styvmoderliga ställning i

fysikundervisningen. Samtliga respondenter hade själva läst, på egen hand eller i sin

utbildning, astronomi på universitetsnivå men en del utryckte det som att astronomi är svårt,

stort och föränderligt och att de därför blir osäkra, är rädda att säga fel. Både Bailey38 och

37 Sjøberg (2010). 38 Bailey (2004).

35

Trumper39 visade också på detta i sina respektive studier – att astronomikunskaper ofta

generellt är låga. Detta kombinerat med att en respondent tyckte sig se en sådan kraftig

nedskärning av vidareutbildning och olika kurser kopplade till ämnet i fysik under en 20 års

period är olyckligt. De låga kunskaperna och osäkerheten lärare kan känna inför det stora

området astronomi kanske kunde ha förebyggts av fortbildning. Behovet av fortbildning av

dessa stora, mer föränderliga nya områden, tidigare inte obligatoriska delarna i

lärarutbildningen, är därför särskilt stort.

Synen på astronomin påverkar också hur dess undervisning, om den hinns med, bedrivs.

Endast en respondent menar att astronomin sedan läroplansbytet fått ett större, sett till

innehåll och djup, utrymme där det både algebraiskt räknas och hålls genomgångar.

Resterande respondenter menar att de arbetar på andra sätt än övriga områden; eget arbete,

instuderingsfrågor och temaform är vanligt förekommande. Skolverkets nationella utvärdering

av grundskolan visade att elever anser att övriga naturorienterande ämnen än fysik håller

högre undervisningskvalitet då det är större variationer i metoden där.40 Varför

respondenterna gör en sådan distinktion mellan metoderna för olika områden behöver

nödvändigtvis inte vara något negativt; astronomin ger i sin karaktär utrymme för filosofiska

och religiösa resonemang på ett sätt som inte ges inom mekaniken exempelvis. Det

problematiska uppstår dock om denna distinktion grundar sig i synen att vissa områden anses

vara viktigare än andra. Vissa respondenter menade att det exempelprov Skolverket tar fram,

som ett nationellt prov i fysik fritt att använda, motiverar vilka områden som ska får störst

fokus i kursen. Detta prov fokuserar dock i stor utsträckning på algebraisk problemlösning,

varför även astronomin då värderas som mindre viktigt om det tillåts ha en styrande funktion

för undervisningens upplägg. En respondent reflekterade över detta att problemlösning ju är

en del, en viktigt sådan, men inte den enda.

7.2 Astronomi och Gy11

Som ovan nämnts var det endast en av de fem respondenterna som menade att astronomins

utrymme i gymnasieskolans fysikkurser fått större kvalitativt och kvantitativt innehåll. Detta

trots att det astrofysiska innehållet i och med Gy11 kan sägas få ett större utrymme. Detta

kunde vara en av förklaringarna till att elever fortsatt tenderar att välja bort naturvetenskap

och fysik – trots att ämnesplanerna justerats och ändrats som Sjøberg menar41; för att

39 Trumper (2001). 40 Skolverket (2003). 41 Sjøberg (2010).

36

justeringarna och ändringarna i ämnesplanen i viss utsträckning inte får någon justering eller

ändring i undervisningen på skolorna. Vad spelar det då för roll att styrdokument ändras,

möjligtvis efter en sådan studie som ROSE exempelvis, som presenterades 2009 och visade

bland annat att svenska elever tycker att optik är ointressant, astronomi intressant. När nya

läroplanen sedan kom, två år senare, hade optiken reducerats och astronomins del utökats –

kvalitativt och kvantitativt. Sådana justeringar måste få genomslag i undervisningen. Vissa av

respondenterna förklarar detta med att fysiklärare är konservativa och man gör som man alltid

gjort, och denna inställning till styrdokumenten måste anses vara problematisk. Det går att dra

paralleller till denna konservativa inställning till undervisningen och den vanligaste

undervisningstyp som Engström och Carlhed beskrev som den traditionelle med ämnesfokus;

att man tenderar att inte utveckla metod eller innehåll med motiveringen att det inte är ett

ämne viktigt för samtliga elever.42 I och med detta finns risk att likvärdigheten för Sveriges

skolor sjunker; att beroende på vilken skola, i vilken stad du går och med vilken lärare

tenderar du att få en bredare, mer allmänbildande utbildning eller en mer snäv undervisning

som är fördjupad inom vissa områden. Kanske är detta ett tecken på att det finns ett behov av

tydligare läroplaner, än mer än Gy11 som beskrevs under bakgrunden till denna studie, där

Skolverket och beslutsfattare i detalj beskriver hur stor andel av varje kurs som är tänkt ska

innehålla ett visst område. Problemet med att riskera den likvärdiga svenska skolan skulle då

försvinna, men därtill kommer istället nya problem. Tolkningsutrymmet ger ju – om det

används på rätt sätt – läraren möjlighet att fokusera undervisningen på det den själv är mest

intresserad, utbildad och fascinerad av. Det personliga intresset och engagemanget speglas

förhoppningsvis av sig på eleverna, som i sin tur uppmuntras att utvecklas inom området.

Dock får detta inte ske så att vissa områden helt uteblir i undervisningen; skolan är fortfarande

en myndighet som ska och bör rätta sig efter de styrdokument som råder.

I Skolinspektionens granskning av fysikundervisning på grundskolan från 2011, Fysik utan

dragningskraft, framkom att elevernas intresse ligger till grund för undervisningen endast i

liten utsträckning samt att lärare utgår mer från andra faktorer än just läroplanen.43 Stokking

menar att hålla fysiken kopplad till vardagliga problem som är meningsfulla och intressanta

för eleverna dessutom har vinningen att fler kvinnor väljer naturvetenskap.44 Vetleseter Bøe

och Henriksen är också inne på detta; arbeta tydligt mot fysikens kopplingar till framtida

arbetsliv då elever, även på naturvetenskapliga program, har svårt att se ämnets

42 Engström, Carlhed (2014). 43 Skolinspektionen (2011). 44 Stokking (2000).

37

användningsområden. Engström och Carlhed beskriver det som att undervisningen i sin

karaktär skulle ändras om lärarna gick över från den traditionella undervisningstypen till de

två utmanartyperna: med teknikfokus eller med fokus på medborgarskap. Kanske skulle den

svenska skolan i allmänhet och dess fysikundervisning i synnerhet dels attrahera en mer

heterogen elevgrupp, men också skulle samhället i stort vinna på att dessa utmanande

undervisningstyper hade större utrymme; att elever ser fysikens användningsområden utanför

läroboken: i sin vardag, i framtida arbetsliv och så vidare, är i sig motivationsskapande. Att få

fler elever att uppskatta och förstå vikten av naturvetenskap i vårt samhälle skulle främja

samtliga.

38

8 Konklusion

Denna studie syftade till att undersöka hur fysiklärare på gymnasieskolan ser på astronomins

del i undervisningen med bakgrund av den ämnesplansändring som gjordes år 2011. Studien

kommer fram till att det råder skillnad i synen på astronomi hos olika lärare. Resultatet visar

att detta påverkar hur stort utrymme astronomin får i undervisningen, och om det

överhuvudtaget finns med. Man menar att det finns ett tolkningsutrymme i ämnesplanen för

läraren, gällande hur stor andel av kursen ett område ska uppta. Detta motiverar hur stor vikt

man lägger vid ett område. Trots det vida tolkningsutrymmet behöver dock styrdokumentens

hela centrala innehåll beröras i undervisningen. I och med Gy11 fick astronomin ett uppsving

både kvalitativt och kvantitativt; men trots den nya läroplanen och de styrdokument lärare har

att rätta sig efter, visar denna studie att det inte alltid efterföljs i undervisningen i praktiken;

och häri ligger ett stort problem. Detta kan i förlängningen riskera den likvärdighet som

samtliga av Sveriges skolor ska följa. Att astronomin, men också meteorologi och området om

hållbar utveckling, i viss utsträckning behandlas styvmoderligt i förhållande till övriga

områden av fysiken beror dels på synen på dessa som fördjupning mer än grundläggande samt

att lärarna själva känner sig osäkra inom området. Detta kan tyda på att lärare är i behov av

löpande fortbildning inom områden som berör den föränderliga fysiken, exempelvis

astronomin där forskningen ständigt går framåt – dels ur en didaktisk synvinkel, att få hjälp

och stöd i hur man kan undervisa om astronomi, men också ämnesteoretiskt.

Kanske finns även ett behov av någon form av kontroll från Skolverkets sida att lärare på

landets skolor faktiskt undervisar om det styrdokument anger. Detta skulle exempelvis kunna

ske genom regelbundna kontrollbesök från Skolinspektionen eller via nationella prov. På

grundskolenivå finns det i fysik, i NO, sedan 2011 nationella prov. I gymnasiekurserna finns

det likande, men de är frivilliga att använda. Gymnasieskolans prov fokuserar också till

största del på den algebraiska biten varför de i sådant fall skulle behöva omarbetas till att testa

kunskaper på samtliga områden, samtliga förmågor för kursen. Att ha nationella prov i fysik

på gymnasiet har också fördelen mot högstadiet att i högstadiet ses de naturvetenskapliga

ämnena som ett block, där det är upp till läraren att avgöra när under högstadietiden ett

område ska tas upp. I praktiken kan det innebära att en elev som endast läst fysik i årskurs sju,

och biologi och kemi i åttan och nian, sedan får ett nationellt prov i fysik. Det kan därför ses

som mer legitimt att ha nationella prov i fysik i gymnasiet.

39

Det framkommer i studien att lärarna är medvetna om särbehandlingen av vissa områden i

styrdokumenten och det finns därför inte skäl att tro att uteblivandet av vissa områden sker

omedvetet. Dock finns det möjligtvis ett behov hos gymnasielärare i fysik att flytta fokus i sin

undervisning, från tyngdpunkten på det traditionella sättet med mycket algebraisk räkning till

att istället mer aktivt låta styrdokument ligga till grund för deras undervisning.

För framtida forskning skulle det kunna undersökas i vilken utsträckning lärare får

vidareutbildning. Ett parallellt spår som framkom under denna studie var också att även

meteorologin och hållbar utveckling ofta också särbehandlas som område, varför även dessa

områden skulle vara intressant att forska vidare på.

40

9 Referenser

Bailey, Janelle M. (2004). A review of astronomy education research. The Astronomy

Education Review. Volume 2:20-45.

Begelman, M & Rees, M. (2009). Gravity’s fatal attraction (second edition). Cambridge:

Cambridge University Press.

Engström, S, Carlhed, C. (2014). Different habitus: different strategies in teaching

physics? Relationships between teachers’ social, economic and cultural capital and

strategies in teaching physics in upper secondary school. Cultural Studies of Science

Educaton. Vol. 9:699-728.

Eriksson, Urban. (2004). Reading the sky – from Starspots to Spotting stars. Uppsala

Universitetet: Uppsala.

Esaiasson, Peter, Gilljam, Mikael, Oscarsson, Henrik & Wängnerud, Lena (2012).

Metodpraktikan: konsten att studera samhälle, individ och marknad. 4., [rev.] uppl.

Stockholm: Norstedts juridik.

Forskningsetiska principer inom humanistisk-samhällsvetenskaplig forskning. (2002).

Stockholm: Vetenskapsrådet.

Gregorcic, Bor. (2015). Exploring Kepler’s laws using an interactive whiteboard and

Algodoo. Physics Education. Volume 50:5.

Henriksen, Ellen K; Bungum, Berit; Angell, Carl; tellefsen, Cathrine W; Frågåt, Thomas

& Vetleseter Bøe, Maria. (2014). Relativity, quantum physics and philosophy in the upper

secondary curriculum: challenges, opportunities and proposed approaches. Physics

Education. Volume 49:6..

Jidesjö, A., Oscarsson, M. Karlsson, K. G. & Strömdahl, H. (2009). Science for all or science

for some : What Swedish science students want to learn about in secondary science and

technology and their opinions on science lessons. Nordic Studies in Science

Education. Vol. 5:2:213-229.

Lindahl, B. (2003). Lust att lära naturvetenskap och teknik?: en longitudinell studie om vägen

till gymnasiet. Department of Education. Göteborg: Göteborgs universitet.

41

Lindahl, B. (2011). Varför förstår de inte sitt eget bästa. i Fler som kan - Hur kan vi

underlätta för ungdomar att läsa naturvetenskap och teknik?. Stockholm: Skolverket.

Sjøberg, S. (2010). Naturvetenskap som allmänbildning: En kritisk ämnesdidaktik. Lund:

Studentlitteratur

Sjøberg, S. & Schreiner, C. (2010). The ROSE project : An overview and key findings.

http://roseproject.no./network/countries/norway/eng/nor-Sjoberg-Schreiner-overview-

2010.pdf (2016-10-08).

Skolinspektionen (2010:8). Fysik utan dragningskraft. En kvalitetsgranskning om lusten att

lära fysik i grundskolan. Stockholm.

Skolverket (2000). Ämnesplaner Fysik (ej gällande). Stockholm: Skolverket.

http://www.skolverket.se (2016-10-08).

Skolverket (2003). Nationella utvärderingen av grundskolan 2003. Stockholm: Skolverket.

Skolverket (2011). Ämnesplaner Fysik. Stockholm: Skolverket. http://www.skolverket.se

(2016-10-08).

Stokking, K. (2000). Predicting the choice of physics in secondary education. International

Journal of Science Education. Vol. 22:1261–1283.

Trumper, R. (2001). A cross-college age study of science and nonscience students’

conceptions of basic astronomy concepts in preservice training for high-school teachers.

Journal of Science Education and Technology. Vol. 10:2.

Vetleseter Bøe & Henriksen. (2013). Love it or leave it: Norwegian students’ motivations and

expectations for post compulsory physics. Science Education. Vol: 97:550–573.

42

Bilaga I - Inbjudan till intervjuundersökning

Inbjudan till intervjuundersökning

Hej!

Jag heter Frida Tingåker och är student vid Uppsala universitetet. Jag läser till gymnasielärare

i fysik och matematik och är nu inne på min sista termin; just nu håller jag på med

examensuppsatsen inom fysik. Den preliminära problemställningen för studien handlar om

astronomins del i fysikundervisningen på gymnasiet, med bakgrund av de

ämnesplansändringar som gjordes år 2011. Det är en intervjustudie varför jag nu söker

verksamma lärare som kan tänkas delta. Därför får du detta mejl. Har du möjlighet att avvara

cirka 30 minuter någon gång under november månad? Exakt dag, plats och tid är flexibelt,

men jag kan komma till din skola om det passar.

Att delta är givetvis helt frivilligt och du kan när som helst och utan anledning avbryta din

medverkan i studien. Intervjun kommer att spelas in endast för att underlätta efterarbetet för

mig, inom ramen för detta arbete. Om du är intresserad av att delta i studien eller har några

frågor, hör gärna av dig!

Med vänlig hälsning,

Frida Tingåker

43

Bilaga II – Intervjuguide

Tema 1: Bakgrundsvariabler

- Kön

- Ålder

- Utbildning, antal år i yrket, nuvarande anställning, arbetar med vilka program.

Tema 2: Upplägg av undervisningen

- Kan du beskriva hur du går till väga när du planerar ett undervisningsområde och

lektioner?

- Vilka olika metoder brukar du vanligtvis använda inom ett område? (laborationer,

föreläsningar, gruppövningar, simuleringar osv)

- Vad tar du hänsyn till när du planerar vilket innehåll som ska ingå i ett område samt

hur länge ett område ska pågå?

- Hur viktig tycker du att lärobokens roll för din undervisning är?

- Hur brukar du undervisa om astronomi? I Fysik 1, 2? Fördjupat eller orienterande?

Fokus: Algebraisk ansats, begreppsförståelse, stimulera motivation?

- Erfarenhet av att undervisa om astronomi parallellt med andra områden ex optik, ljud?

Tema 3: Upplevelse av läroplanen

- Vad tycker du om nuvarande ämnesplaner i fysik?

- Vad upplever du som största skillnaderna mellan Lpf94 och Gy11?

- Hur ser du på dessa skillnader? Framför allt inom astronomin.

- Vilka förändringar av ämnesplanen skulle du vilja se?

- Kan du ge något konkret exempel på situationer då det varit svårt att tolka

ämnesplanen?

Tema 4: Om astronomins del

- Hur upplever du att astronomins del, sett till tid och innehåll, i din undervisning är i

förhållande till andra områden såsom mekanik, termodynamik osv? Varför?

- Anser du att olika områden av fysiken väger olika tungt? Varför?

- Hur upplever du att elevernas inställning till astronomin är? Svårt, stimulerande osv.

- Hur ser din egen erfarenhet ut av astronomin? Läst på universitet, privat intresse osv.

- Upplever du att astronomins del i din egen undervisning ändrats sedan Gy11? Hur?

- Kan och behöver den astronomiundervisning du bedriver förbättras? Hur?

44

Bilaga III - Respondentens medgivande

Respondentens medgivande

Studien syftar preliminärt till att undersöka fysiklärares syn på astronomins del i

undervisningen. I enlighet med vetenskapsrådets forskningsetiska principer kommer denna

intervju att ta hänsyn till följande:

- Att respondenten helt frivilligt medverkar i denna och kan när som helst avbryta sitt

deltagande.

- Den information som under intervjun framkommer, kommer att behandlas

konfidentiellt och endast inom ramen för denna studie.

- Respondenten kommer i studien att vara anonym sett till namn, stad och skola.

Förekommer eventuella namn i uppsatsen kommer dessa att vara fingerade.

- Intervjun kommer att spelas in med ljudupptagningsutrustning men raderas efter att

transkribering gjorts.

När studien är färdig kommer den att finnas tillgänglig på internet på DiVA; Digitala

Vetenskapliga Arkivet.

Är du ok med allt detta?