<p>Studien har utvecklats som en del av ett samarbete mellan Taiwan, Finland och Sverige där avsikten är att jämföra elever i olika åldrars uppfattningar angående elektriska kretsar. Syftet med den här kvalitativa studien är att ta reda på vilka uppfattningar svenska elever i olika åldrar har angående den elektriska kretsen. Studien har genomförts med hjälp av semi-strukturerade intervjuer. Totalt har nio elever i år 5, i år 9 och på gymnasiets 3:e år intervjuats. Intervjuerna har analyserats dels utifrån Kärrqvists (1985) förklaringsmodeller som elever har uppvisat angående elektriska kretsar och dels med hjälp av en fenomenografisk metod. Resultatet visar bland annat att tre modeller återfinns bland respondenterna. En respondent uppvisade en ny modell som inte överensstämmer med Kärrqvists (1985) förklaringsmodeller. Den nya modellen har fått namnet kopplingsberoende modell. Analysen visar också att elever kan tillämpa konceptet sluten krets samt att elever beskriver elektriska kretsar genom att prata om sladdarna i kretsen. Eleverna försökte motivera svaren på frågorna genom att föra ett resonemang om sladdar. Studien visar även att eleverna inte kan ge fullständiga förklaringar om elektriska komponenters funktion.</p> / <p>This study has developed as a part of an ongoing co-operation between Taiwan, Finland and Sweden with the purpose of examining and comparing the conceptions of students of different ages concerning electric circuits. The purpose of this qualitative study is to find out what conceptions Swedish students of different ages have concerning the electric circuit. The study has been accomplished by means of semi-structured interviews. Altogether nine students in the age of eleven, fifteen, seventeen and eighteen have been interviewed. The interviews have been analyzed partly from Kärrqvist’s (1985) models that students have shown regarding electric circuits and partly by means of a phenomenographic method. The result inter alia demonstrates that three models are to be found among the respondents. One respondent showed a new model, which does not correspond to Kärrqvist’s (1985) models. The new model has been named “kopplingsberoende modell” (connection-dependent model). The analysis also shows that students know how to apply the concept of a closed circuit and that students describe electric circuits by discussing the wires of the circuit. The students tried to confirm the answers to the questions by discussing the wires. The study further shows that the students cannot give complete explanations to the function of electric components.</p>

Studien har utvecklats som en del av ett samarbete mellan Taiwan, Finland och Sverige där avsikten är att jämföra elever i olika åldrars uppfattningar angående elektriska kretsar. Syftet med den här kvalitativa studien är att ta reda på vilka uppfattningar svenska elever i olika åldrar har angående den elektriska kretsen. Studien har genomförts med hjälp av semi-strukturerade intervjuer. Totalt har nio elever i år 5, i år 9 och på gymnasiets 3:e år intervjuats. Intervjuerna har analyserats dels utifrån Kärrqvists (1985) förklaringsmodeller som elever har uppvisat angående elektriska kretsar och dels med hjälp av en fenomenografisk metod. Resultatet visar bland annat att tre modeller återfinns bland respondenterna. En respondent uppvisade en ny modell som inte överensstämmer med Kärrqvists (1985) förklaringsmodeller. Den nya modellen har fått namnet kopplingsberoende modell. Analysen visar också att elever kan tillämpa konceptet sluten krets samt att elever beskriver elektriska kretsar genom att prata om sladdarna i kretsen. Eleverna försökte motivera svaren på frågorna genom att föra ett resonemang om sladdar. Studien visar även att eleverna inte kan ge fullständiga förklaringar om elektriska komponenters funktion. / This study has developed as a part of an ongoing co-operation between Taiwan, Finland and Sweden with the purpose of examining and comparing the conceptions of students of different ages concerning electric circuits. The purpose of this qualitative study is to find out what conceptions Swedish students of different ages have concerning the electric circuit. The study has been accomplished by means of semi-structured interviews. Altogether nine students in the age of eleven, fifteen, seventeen and eighteen have been interviewed. The interviews have been analyzed partly from Kärrqvist’s (1985) models that students have shown regarding electric circuits and partly by means of a phenomenographic method. The result inter alia demonstrates that three models are to be found among the respondents. One respondent showed a new model, which does not correspond to Kärrqvist’s (1985) models. The new model has been named “kopplingsberoende modell” (connection-dependent model). The analysis also shows that students know how to apply the concept of a closed circuit and that students describe electric circuits by discussing the wires of the circuit. The students tried to confirm the answers to the questions by discussing the wires. The study further shows that the students cannot give complete explanations to the function of electric components.

The purpose of this physics didactics work is to contribute to an increased knowledge of learning about electrical circuits. This is done partly through a literature studyof students’ difficulties, but also through an examination of test items on electrical circuits used in the Swedish upper secondary school. In addition to the study, a side project in the form of a translation from English to Swedish of a diagnostic test of understanding of electrical circuits, DIRECT, was carried out. Analyzing the test items on electrical circuits, 18 different categories were developed based on the collected material. The most common type of item was an item about power which also had a connection to reality. Each category was discussed in relation to the theoretical background and some items of additional interest were analyzed in more detail. Several conclusions were made based on this project, for example that a significant part of the items do not require understanding for the question but can be solved by mechanical use of formulas. In line with the research presented a considerable part of the items are dedicated to current on a conceptual level. Another conclusion was that items dealing with shorts and changes in a circuit would have been a welcome addition to the test items. / Syftet med detta fysikdidaktiska arbete är att bidra till en ökad kunskap om lärande om elektriska kretsar. Detta görs dels genom en litteraturstudie av elevers svårigheter, men också genom en undersökning av provuppgifter om elektriska kretsar som används i den svenska gymnasieskolan.Utöver undersökningen genomfördes ett sidoprojekt i form av översättning från engelska till svenska av ett diagnostiskt test av förståelse för elektriska kretsar, DIRECT. I undersökningen utarbetades 18 olika kategorier för uppgifterna om elektriska kretsar utifrån det insamlade materialet. Den vanligaste uppgiftstypen var en uppgift som handlar om effekt och som dessutom hade en verklighetskoppling. Varje uppgiftskategori diskuterades i relation till den teoretiska bakgrunden och några uppgifter av större intresse analyserades mer ingående. Flera slutsatser kunde dras av projektet, till exempel att en stor del av uppgifterna inte kräver större förståelse för frågan utan kan lösas med mekanisk användning av formler. I linje med den fysikdidaktiska forskningen ägnas dock en ansenlig del av uppgifterna åt ström på en konceptuell nivå. En annan slutsats var att uppgifter som behandlar kortslutning och förändringar i en krets hade varit ett välkommet tillägg bland provuppgifterna.

Praktiska inslag i fysikundervisning spelar en betydande roll för elevernas lärande. Praktiska undersökande och utforskande arbetssätt gynnar elevernas kunskapsutveckling och deras uppfattning kring nya begrepp. I skolan och särskilt under gymnasiet börjar eleverna gradvis att utveckla och praktisera sitt lärande och använda sin observations- och analysförmåga för att dra slutsatser. Genom vetenskaplig och teknisk utveckling av exempelvis datorsimuleringsteknik har möjligheter att använda animeringar och interaktiva simuleringar uppkommit för att användas i utbildningssammanhang. I detta examensarbete undersöker vi två olika labborativa läraktiviteter inom fysikundervisning. Labborativa läraktiviteter utgörs dels av laboration med traditionell fysisk utrustning, dels av laboration med digitala PhET (Physics Education Technology) datorsimuleringar. Det område inom fysikundervisningen som omfattas i studien är elevernas möjlighet att utveckla konceptuella uppfattningar och förståelse om parallellkopplade elektriska kretsar. I denna fallstudie har vi följt 40 niondeklassare som vi slumpmässigt delat upp i två kontrollgrupper. 20 elever har arbetat med en traditionell laboration med fysiskt lärmaterial i form av olika elektriska kretskomponenter som ska kopplas ihop medan de andra övriga 20 eleverna har arbetat med en laboration med användning av ett digitalt verktyg i form av Circuit Construction Kit: DC-Lab i- PhET-datorsimuleringsmiljön. Undersökningen handlar om att utforska likheter och skillnader i elevernas upplevelser och uppfattningar av begreppet parallellkopplade elektriska kretsar i de två olika labborativa läraktiviteterna, samt att utforska vilka missuppfattningar som kan uppstå hos eleverna efter att ha deltagit i de två olika labborativa läraktiviteterna. Data utgörs av elevernas svar som fritexter till enkätfrågor efter genomförandet av laborationerna, vilket avspeglar elevernas upplevelser och uppfattningar av begreppet parallellkopplade elektriska kretsar i de två olika labborativa läraktiviteterna. I denna fallstudie används en deduktiv tematisk analysmetod för att identifiera likheter och skillnader i elevernas upplevelser och uppfattningar av den parallellkopplade elektriska kretsen under de två laborativa läraktiviteterna, samt att undersöka vilken laborativ läraktivitet som gynnar elevernas uppfattning av den parallellkopplade elektriska kretsen och deras lärande. Teoretiskt ramverk för analysen baseras på en del av Ingerman m.fl. (2007) kategorisystem. Resultatet av vår studie indikerar att en del av eleverna upplevde och tolkade den parallellkopplade elektriska kretsen på olika sätt under de laborativa läraktiviteterna. En del av eleverna som arbetade med traditionell fysisk utrustning missuppfattade hur den parallellkopplade elektriska kretsen fungerade, medan elever som använde CCK-PhET-simuleringsverktyget uppvisade en högre grad av förståelse om den parallellkopplade elektriska kretsen jämfört med elever som använde traditionell fysisk utrustning. Detta visar hur dessa två olika typer av laborationer kan påverka elevernas kunskapsutveckling och lärande. Resultaten av studien skulle kunna ge lärare inblick för att utforma undervisning som främjar elevernas kunskapsutveckling inom fysikundervisning. / Practical elements in physics education play a significant role in students' learning. Hands-on investigative and exploratory methods promote students' experiences and their understanding of various new concepts. In school, and especially during high school, students gradually develop and practice their learning and use their observational skills and analysis to draw conclusions. Through scientific and technological developments, such as computer simulation technology, opportunities arise to use animations and interactive simulations have emerged for use in educational contexts. In this thesis, we investigate two different lab-based learning activities in physics education. Lab-based learning activities consist of traditional physical equipment experimentation and digital PhET (Physics Education Technology) simulation-based experimentation. The area of physics education covered is students' ability to develop conceptual understandings of parall elelectrical circuits. In this case study, we followed 40 ninth-grade students whom we randomly divided into two control groups. Twenty students worked on a traditional laboratory experiment with physical learning materials consisting of different electrical circuit components that needed to be connected, while the other 20 students worked on a digital laboratory experiment using a Circuit Construction Kit: DC-Lab in the PhET simulation environment. The study aims to explore similarities and differences in students' experiences and perceptions of the concept of parallel electrical circuits in the two different lab-based learning activities, as well as to investigate any misconceptions that may arise in students after participating in the two different lab-based learning activities. Data consists of students' responses as free-text answers to survey questions after completing the experiments, reflecting students' experiences and perceptions of the concept of parallel electrical circuits in the two different lab-based learning activities. In this case study, we use a deductive thematic analysis method to identify similarities and differences in students' experiences and perceptions of the parallel electrical circuit during the two lab-based learning activities, as well as to investigate which lab-based learning activity benefits students' understanding of the parallel electrical circuit and their learning. The theoretical framework for analysis is based on a part of Ingerman et al.'s (2007) categorization system. The results of our study indicate that some students experienced and interpreted the parallel electrical circuit differently during the lab-based learning activities. Some students who worked with traditional physical equipment showed misconceptions about how the parallel electrical circuit worked, while students who used the CCK-PhET simulation tool demonstrated a higher level of understanding of the parallel electrical circuit compared to students who used traditional physical equipment. This shows how the two different types of lab-based learning activities can affect students' knowledge development and learning. The results of the study could provide teachers with input to design teaching that promotes students' knowledge development in physics education.