Syftet med denna uppsats är att med två laborationsmetoder - praktisk metod och datorsimulering - undersöka hur elever i en årskurs 3 diskuterar med varandra under laborationerna samt undersöka hur eleverna upplever de valda metoderna och då med tanke på ett lustfyllt lärande. När det gäller fysikundervisning så har ett varierat arbetssätt med teori och laborationer visat sig givande och enligt den sociokulturella teorin är språket, kommunikationen och den proximala utvecklingszonen viktiga delar för elevernas lärande. Resultatet i denna uppsats har framkommit genom observationer och intervjuer av totalt åtta elever i en årskurs 3. Den praktiska laborationen stimulerade till flest diskussioner när det gäller hypotes och resultat av laborationerna medan datorsimuleringen stimulerade flest diskussioner som handlade om något annat. Båda laborationerna värdesattes högt av eleverna men 7 av 8 elever föredrog den praktiska laborationen. Laborationerna stimulerade en nyfikenhet, kreativitet och ett lustfyllt lärande.

Simuleringar har visat sig vara ett användbart hjälpmedel inom fysikundervisningen, främst inom områden som är svåra att observera. Eftersom kinetisk gasteori är ett sådant område har det i den här uppsatsen undersökts hur användbart programmet Algodoo är för att simulera termodynamiska processer och på så sätt studera vad som sker i en gas. Det visade sig att isobara, isokora och adiabatiska processer är meningsfulla att simulera i Algodoo, där det tydligt går att visualisera hur bland annat partiklarnas kinetiska energi, volymen av behållaren och trycket förändras i dessa processer, medan en isoterm process var något begränsad i utförandet. När simuleringar av gaser genomförs i Algodoo uppstår en svängningsrörelse och systemet visar sig motsvara en Helmholtz resonator. Ekvationen för Helmholtz resonansfrekvens, som utgår från ideala gaser i tre dimensioner, skrivs om för att passa det tvådimensionella Algodoo, för att sedan användas till att undersöka hur de olika parametrarna i ekvationen påverkar systemet. Även den ideala gaslagen skrivs om för att passa ett tvådimensionellt system och beräkningar utförs även här för att undersöka hur väl värden i Algodoo stämmer överens med teoretisk beräknade värden. Den största felkällan vid beräkningar med värden från Algodoo visar sig vara det faktum att gaser som simuleras i programmet inte är helt ideala med avseende på att partiklarna inte är punktpartiklar utan upptar en viss volym. / It has been showed that simulations are a useful tool in physics education, especially in parts of physics that are hard to observe. Since kinetic gas theory is one of those parts, it has in this project been investigated how Algodoo can be used to simulate thermodynamic processes and to study what happens in a gas. Isobaric, isochoric and adiabatic processes turned out to be useful to simulate in Algodoo, where it is easy to visualize how for example the particles kinetic energy, the volume of the container and the pressure changes in these processes, while isothermal processes were partly limited in the performance. When simulations of gases are made in Algodoo an oscillation arise and the system turns out to correspond to a Helmholtz resonator. The equation of Helmholtz resonance frequency, which is made for ideal gases in three dimensions, is rewritten to match the two dimensional Algodoo. This equation is then used to examine how the parameters of the equation influence the system. The ideal gas law is also rewritten to match a two-dimensional system and calculations are made to examine how values in Algodoo matches theoretical calculated values. The errors in the calculations using values from Algodoo mostly are because of that gases in Algodoo not are completely ideal because of the sizes of the particles.

Fysiklärare möter ofta den svåra uppgiften att representera abstrakta, väldefinierade egenskaper hos den fysiska världen (så som krafter eller energier) för studenter som går bortom ekvationer, grafer eller diagram. I denna studie tittar jag två fall av universitetsstudenter som löser en fysikalisk uppgift, användandes det digitala programmet Algodoo på en stor pekskärm för att undersöka hur studenter naturligt använder sig av sådan teknologi för att återskapa dessa representationer själva. Jag finner att när studenter skapar scener i Algodoo prioriterar de att behålla en viss mått av likhet från den fysiska världen, vilket går bortom den formella behandlingen av uppgifter som studenter kan ha fått lära sig i fysikundervisningen. Vidare, när studenterna använder sig av fysikaliska ekvationer vid lösandet av problemet, verkar de använda Algodoo som ett facit för att se huruvida deras numeriska lösning, uträknad på en klassisk whiteboard, stämmer. På detta sätt - vilket har föreslagits i tidigare forskning - ser jag hur Algodoo, och liknande digitala lärmiljöer, fungerar som en bro mellan studenternas konceptuella förståelse av den fysiska världen, och den mer formella, matematikbaserade beskrivningen vilket används inomfysiken. / Physics teachers are often faced with the difficult task of representing abstract, formally-defined properties of the physical world (such as forces or energy) for students in a way which goes beyond equations, graphs, and diagrams. In this study, I investigate two cases of university students solving a physics problem while using the digital software, Algodoo, on a large touch screen to examine how students might naturally leverage such technology to create such representations of their own. I find that as student draw scenes in Algodoo, they tend to prioritze a degree of resemblance to the physical world which goes beyond the formal treatment of problems they might have been taught in physics classes. Additionally, as the students recruit physics equation into their solution of the problem, they appear to use Algodoo as a conceptual check for the numerical answer they calculate on the normal whiteboard. In this way - and as has been hypothesized in previous research - I see the potential for Algodoo and similar digital learning environments to act as a bridge between students’ conceptual intuitions of the physical world and the more formal, mathematically-based descriptions used in physics.

This thesis deals about the use of authoring tools in physics, especially in creating physical models and simulations, and their contribution to different areas of teaching. The use of authoring tools is in the thesis closely discussed in connection with the teaching theories of constructivism and pedagogical content knowledge. The specific content of these theories and the reasons for their links to reference topics are listed in the theoretical part. Here is the survey of the current state of ICT tools with regard to their potential application in the teaching of physics. These are some examples of the selected authoring tools and examples of their use. In the experimental part of the thesis are first formulated research questions and the research hypotheses. That will be tested in the research. The research question was: "Has the use of authoring tools significant improvement in pupils' understanding and application of the curriculum?". The reason for this formulation and relevant hypothesis are described in the paper. Based on the research hypotheses was chosen research approach and used method - in this case pedagogical experiment. In the research were involved in various schools and teachers. The content of testing the effect of authoring tools were also different curriculum in physical education. Individual experiments and their results are described in separate chapters. In each description is a didactic analysis and justification of the selected used simulation maded by authoring tool. For each experiment, the values are given statistical probability of confirming/rejecting the hypothesis. In conclusion, the overall evaluation experiments and on this basis are recommended ways to implement authoring tools into teaching. There were described some other suggestions to use authoring tools, going beyond the experiment, based on the author's personal experience and teaching practice. It is recommended to dedicate neglected issue of authoring tools in teaching more attention in other pedagogical research.