En learning study om grundskoleelevers förklaring av vattenkokning och fasövergången har gjorts. Utifrån tidigare forskning har några delar av materians beskaffenhet och kokning av vatten valts ut och använts för att designa ett förtest som hjälper till att kartlägga elevernas tidigare kunskap. Alla elevers svar har analyserats och jämförts med varandra i likheter och skillnader. Några kritiska aspekter av lärandeobjektet valdes och en lektion som belyser de kritiska aspekterna av lärandeobjektet planerades. Genomförandet av lektionen filmades med fokus på att belysa kritiska aspekterna och filmen transkriberades för att studera samtalen under lektionen. Ett eftertest gjordes och resultatet av eftertestet analyserades och jämfördes med resultatet av elevernas svar på förtestet. Utfallet av studien har använts för att på en vetenskaplig grund designa en ny lektion som främjar lärandet.

Studiens syfte är att synliggöra hur elever i årskurs 4-5 beskriver och karaktärisera begreppen fast, flytande och gasform. Studien ämnar även att lyfta fram vilka uppfattningar elever har om materiens fasövergångar.   Studien är kvalitativ och baseras på semistrukturerade intervjuer. Intervjuerna genomfördes på en skola i södra Sverige, där 20 elever från årskurs 4 och 5 deltog i undersökningen.    Resultatet i denna studie visar att det finns en variation i elevers beskrivande och hur de karaktärisera begreppen fast-, flytande- och gasform. Resultatet visar att eleverna beskriver och karaktärisera begreppen fast, flytande och gas på två nivåer, det de kan se och uppleva (yttre egenskaper), samt det som de inte kan se (inre egenskaper) med blotta ögat. Det som framkom är att eleverna främst väljer att beskriva begreppen med yttre egenskaper först där de utgår från vad de kan se och sina upplevelser av materiens faser. Vidare visar resultatet att det finns svårigheter för elever att kategorisera vilken fas materien befinner sig i vid kategorisering av konkret rekvisita.     I resultatet av elevernas uppfattningar om fasövergångarna upptäcktes det sex kategorier i studien: förflyttning av materia, förklaring som inte beskriver processen, förklaring med fasövergångens process, animistiska beskrivningar, kemisk reaktion och förändring i partiklarnas storlek. Elevernas uppfattningar är varierande och visar att det finns brister i begreppsbildningen för faserna och fasövergångarna. En annan brist som också upptäcks är förståelsen för massans bevarande.

Syftet med arbetet är att studera hur en undervisningssekvens, som vi utvecklat, kan hjälpa elever i årskurs fyra att utveckla de naturvetenskapliga begreppen fast, flytande, gasform och övergångarna där emellan. Genom en kvantitativ undersökning av resultaten från förförståelse- respektive efterenkät har vi studerat elevernas begreppsutveckling. Vi har också gjort en kvalitativ studie där vi analyserat elevernas diskussioner under laborationerna. Vi har dokumenterat genom förförståelseenkät, efterenkät och ljudupptagning. Resultaten av studien visar hur viktiga vi som pedagoger är för att skapa diskussioner under laborationerna. Studien visar också att eleverna väldigt sällan använder sina egna erfarenheter i gruppdiskussioner. Den övergripande slutsatsen av studien är att elevernas förståelse för de begrepp som behandlats i undervisningssekvensen ökar genom vår undervisning, även om undantag finns.

I studien undersöktes huruvida den naturvetenskapliga undervisningen gynnas av de estetiska lärprocesserna och om naturkunskapslärare kan urskilja om dramapedagogik kan konkretisera abstrakta begrepp och bidra till att lärande uppstår hos eleverna. Kvalitativa metoder för datainsamling och analys användes för att kunna besvara studiens syfte och frågeställning. Studien delades upp i två faser för att tydliggöra arbetets delar. Fas I bestod bland annat av lektionsplanering och deltagande observation där forskaren agerar lärare under en lektion som genom pedagogiskt drama ämnade att konkretisera vattnets aggregationstillstånd och fasövergångar i en årskurs 4. Lektionen filmades och studerades sedan av NO-lärare under Fas II som under pedagogiska samtal fick reflektera över om de kunde urskilja att lärande skett och påvilket sätt. Fokus låg på att möjliggöra ett synliggörande av lärande för pedagogerna i relation till undervisningen. Resultatet visade att den konstnärligt laddade undervisningen ledde till en betydande kunskapsutveckling hos den utvalda elevgruppen som pedagogerna kunde skönja.

Syftet med denna undersökning är att undersöka hur undervisningen om partikelmodellen bedrivs i årskurserna 4–6 och hur undervisningen utformas. Studien genomfördes med hjälp av kvalitativt inriktade intervjuer med fem olika lärare som undervisar inom No-ämnena i de aktuella årskurserna. Resultatet visar att alla fem lärarna undervisar om fasövergångar och materians byggstenar, men att lärarna fördjupar sig inom olika delar av dessa områden.  Lärarna i undersökningen väljer olika undervisningsmetoder när de undervisar om partikelmodellen: Traditionell undervisning, hypoteser, datoranimeringar, laborationer, dramatiseringar och användning av konkret material. / The purpose with this paper has been to examine how the education about the particle model in grades 4–6 is conducted and how the education is carried out. The study was carried out with the help of qualitatively directed interviews with five teachers that teach in the science subjects in the grades in question. The results show that all five teachers teach about, phase transitions and the building blocks of matter, but choose to immerse in different parts of these subjects. The teachers choose different teaching methods to teach about the particle model: Traditional teaching, hypotheses, computer animations, laboratory, dramatization and use of concrete materials.

The aim of the study is to bring knowledge about how educators use their language to support children’s learning of water phase transitions in planned and spontaneous activities. Data was collected through individual semistructured interviews, eight interviews were carried out. The interview results has been categorised using an inductive analysis method. With the approach of variation theory, an analysis was based on the educators answers, where variations and critical features could be found. The result of the study shows four variations of language that educators use in planned and spontaneous activities about the phase transitions of water. The variations is everyday language, subject-specific concepts, simplified concepts and children's experiences. Educators consider changing language, where an everyday language is used and where subject-specific concepts are included as critical features. Asking questions and answering children’s questions was also considered as critical features in supporting children’s learning about water phase transitions.

The experimentally obtained value of the critical exponent ν is presently in significant disagreement with current theoretical predictions for the λ-universality class. We suggest two novel approaches of determining the exponents ν and η by utilizing the effects of finite size scaling. The numerical computations are performed using Monte Carlo simulations of a 3D XY model, realized on a bc-lattice. Different sizes of systems are then either compared in pairs (pairwise fit) or all together (joint fit), in order to fit the correct value of the critical exponents to our sampled data. We find for the pairwise fitting procedure that ν = 0.6731(36) and η = 0.0351(39). Likewise, the joint fitting procedure yields ν = 0.6727(58) and η = 0.0349(49). The predictions for ν are very consistent with existing works, while the values for η are somewhat lower than expected from existing literature results. / Det experimentella värdet av den kritiska exponenten, ν, skiljer sig för närvarande från de teoretiska uppskattningarna som gjorts för λ-universalitetsklassen. Vi föreslår två nya metoder för att bestämma exponenterna ν och η, genom att använda effekterna från ändlig storleksskalning. De numeriska beräkningarna utförs med hjälp av Monte Carlo simulering av en tredimensionell XY-modell, realiserad på ett kubiskt gitter. Olika sys- temstorlekar jämförs sedan antingen parvis eller gemensamt, för att kunna anpassa värdet på de kritiska exponenterna till data. Vi erhåller ν = 0.6731(36) och η = 0.0351(39), för parvis anpassning, samt ν = 0.6727(58) and η = 0.0349(49) för gemensam anpassning. Det beräknade värdet på ν stämmer bra överens med andra arbeten, medan värdena på η är något lägre än förväntat från tidigare uppskattningar.

This thesis investigates the effects of power-law correlated disorder on a three-dimensional XY model and the Weinrib-Halperin disorder relevance criterion’s pre-dictive ability. Ising models are used as a map to realise disorder couplings. Simula-tions are conducted using hybrid Monte Carlo method constituting Metropolis’ andWolff’s algorithms. Two cases using two-dimensional and three-dimensional Isinggenerated disorder corresponding to (d + 1)- and d-dimensional models are tested.In addition, a superficial scaling analysis is performed to highlight the change ofuniversality class.It is shown that magnetisation, response functions and Binder ratio along withits temperature derivative display stark differences from the pure XY model case.The results agree with the Weinrib-Halperin criterion in terms of predicting achange of universality class but show a discrepancy in both qualitative and nu-merical results. The main new result is that power-law correlated disorder canintroduce two phase transitions at different critical couplings. This is in disagree-ment with prior established theory and predicts new physics to be investigated insuperconductors and superfluids with correlated disorder. / Det här examensarbetet undersöker hur potenslagskorrelerad oordning påverkar en tredimensionell XY-modell samt förutsägelseförmågan hos Weinrib-Halperins oordningskriterium. Oordningen realiseras genom varierande kopplingsstyrka som definieras med hjälp av Isingmodeller. Simuleringar utförs med hjälp av en Monte Carlo-hybridmetod bestående av Metropolis och Wolffs algoritmer. Undersökningen innefattar oordning genererad av tvådimensionella samt tredimensionella Isingmodeller med syftet att emulera oordning hos (d + 1)- och d-dimensionella modeller. Dessutom utförs en ytlig skalningsanalys för att tydliggöra förändringen hos universalitetsklassen. Resultaten uppvisar markanta skillnader från en ren XY-modell i magnetiseringen, responsfunktionerna och Binderparametern med temperaturderivata. Resultaten bekräftar Weinrib-Halperin-oordningskriteriets förmåga att förutsäga förändring hos universalitetsklassen men avviker från exakta kvalitativa och kvantitativa prognoser. Det huvudsakliga nya resultatet är att potenslagskorrelerad oordning kan introducera två fasövergångar vid två olika kritiska kopplingar. Detta motsäger den etablerade teorin och pekar på ny fysik att utreda hos supraledare och suprafluider med korrelerad oordning.

First principle electronic structure theory is used to describe the effect of crystal binding on radiation detectors, electron transport properties, and structural damage induced by intense irradiation. A large database containing general electronic structure results to which data mining algorithms can be applied in the search for new functional materials, a case study is presented for scintillator detector materials. Inelastic cross sections for the generation of secondary electron cascades through impact ionization are derived from the dielectric response of an electron gas and evolved in time with Molecular Dynamics (MD). Qualitative and quantitive estimates are presented for the excitation and relaxation of a sample irradiated with Free Electron Laser pulses. A study is presented in where the structural damage on covalent bonded crystals following intense irradiation is derived from a Tight Binding approach and evolved in time with MD in where the evolution of the sample is derived from GW theory for the quasiparticle spectra and a dedicated Boltzmann transport equation for the impact ionization.