Syftet med denna studie var att ta reda på vad elever i förskoleklass har för förståelse för experimentet Växten i burken. Det har tidigare gjorts liknande undersökningar som visat på elevers olika uttryck och kunskaper i området, samt att det har forskats på begreppens viktiga roll i ämnet och svårigheterna för elever att förstå begreppet fotosyntes. I studien har jag använt mig av en kvalitativ metod med en fallstudie inkluderande intervjuer, med två killar och två tjejer i förskoleklass. Resultatet i studien visade bland annat att elevernas föreställningar är personliga och bygger ibland på tidigare erfarenheter, att eleverna har en god grund för att förstå vad en växt behöver för att överleva samt att deras begreppskunskap i ämnet inte uttrycks exakt men en viss förståelse att kunna bygga vidare på senare i skolan finns där.

Denna studie syftade till att utveckla kunskaper om vilka hinder och möjligheter virtuella laborationer har som undervisningsmetod för elevers lärande av fotosyntesens reaktionshastighet. De frågor som studien syftade att svara på var hur elevers förståelse utvecklas genom samarbete med den virtuella laborationen och vilka kritiska aspekter av fotosyntesens reaktionshastighet en virtuell laboration kan synliggöra. För att undersöka detta planerade, genomförde och analyserade jag en lektion med elever i årskurs 3. Det sociokulturella perspektivet och variationsteorin användes som teoretiskt ramverk. Data samlades in genom ett för-eftertest, observationer, fokussamtal samt ljus-videoinspelningar under lektionen. I den här studien användes en virtuell laboration i vilken eleverna kunde undersöka hur temperatur och ljus påverkar fotosyntesens reaktionshastighet. Tre kritiska aspekter relaterade till den virtuella laborationen identifierades. Med hjälp av variationsteorin utformades en undervisning med den virtuella laborationen med målet att synliggöra de identifierade kritiska aspekterna. Därtill söktes övriga kritiska aspekter i för-och eftertestet. Resultatet visade att den virtuella laborationen kunde synliggöra de identifierade kritiska aspekter för flertalet av eleverna i studien, men inte alla. Dessutom framkom ytterligare kritiska aspekter som den virtuella laborationen inte kunde ge svar på. Emellertid visade resultatet att samarbetet mellan eleverna samt lärarens stöd bidrog till en utvecklad förståelse för fotosyntesens reaktionshastighet.

Med premissen att progression ska ske i grundskolans undervisning syftar denna studie till att öka kunskapen om huruvida läromedel och lärarhandledningar belyser sambanden mellan processerna fotosyntes, cellandning, förbränning samt ämnet koldioxid och sätter dem i ett större sammanhang, kolets kretslopp. Detta görs med teoretisk utgångspunkt i Bruners spiralprincip, som säger att grundläggande kunskaper ska ges tidigt för att sedan utvecklas till mer abstrakt allteftersom, och expansive framing, som innebär att läraren ramar in inlärningstillfället både bakåtsyftande och framåtsyftande. Urvalet omfattade två förlagsserier innehållande tre grundböcker och tre lärarhandledningar vardera. Sidor som analyserades begränsades till där begreppen fotosyntes, cellandning, förbränning och koldioxid fanns med explicit. Vidare avgränsades ytterligare sidor till att innefatta de som kunde relateras till kolets kretslopp. Även inledningssidorna till lärarhandledningarna för de kapitel som analyserades i grundboken togs med i sidor att analysera. Metodansatsen som användes var kvalitativ och analysen som gjordes var en kvalitativ textanalys. Resultatet visar att processerna fotosyntes, cellandning, förbränning samt ämnet koldioxid förklaras och beskrivs upprepade gånger i grundböckerna men att sambandet till det större sammanhanget, kolets kretslopp, sällan görs tydlig i grundböckerna. Sambanden uppmärksammas delvis i lärarhandledningarna men detta görs oftast mellan endast två av processerna och inte alltid vid samma inlärningstillfälle, det vill säga i samma avsnitt i böckerna. Kolets kretslopp nämns i en av förlagens grundböcker, och i det andra förlaget nämns det endast i lärarhandledningen. Resultatet visar att grundböckernas disposition utgår mer från Bruners spiralprincip, men att det finns utrymme för expansive framing utifrån lärarhandledningarna. Det förutsätter dock kompetens hos läraren för att sambanden ska belysas explicit i ett större sammanhang.

Today’s society strives to eliminate the carbon dioxide (CO2) emissions, which is the main greenhouse gas emitted through anthropogenic activities and contributes to climate change. In this project utilization of CO2 emissions from waste to energy plants to carbohydrates via photocatalytic reduction with water and further carbon coupling reactions is investigated. Two routes for the synthesis of carbohydrates have been investigated. Both methods use photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol and then proceed via different steps to produce carbohydrates or their precursors. The first route uses aldol condensation as the main method for the formation of carbon-carbon bonds and the second route is based on the formose reaction that uses formaldehyde as a reactant. The waste incineration plant selected for this study was the one located in Kil, Sweden. This plant processes 15590 tons of waste per year and emits 16366.5 tons of carbon dioxide per year. In order to separate carbon dioxide from the flue gas stream, MEA absorption was chosen as the best option due to its high efficiency. The presented processes have negative carbon dioxide emissions due to the fact that they convert of 16.4% of the waste incineration CO2 emissions into useful products and do not generate any emissions of their own. The aldol condensation pathway exhibits an efficiency of 1.3% when considering only food industry products and 2.5% when including other products that are useful to manufacture solvents, lubricants, or pharmaceuticals. The total amount of food industry products obtained is 3.9 kg/h with the energy requirements being was 159550 kJ/kgproduct. The formose reaction route yields 15.4 kg/h of only food industry products, mainly glucose, and exhibits an efficiency of 5%. The power requirements equal to 90099 kJ/kgproduct. The formose route was found to have higher yield and efficiency, and to be more energy consuming but also more energy efficient. Economic data was difficult to find due to the fact that photocatalytic processes are not commercial yet. / Dagens samhälle strävar efter att eliminera koldioxidutsläppen (CO2), som är den viktigaste växthusgasen som släpps ut genom antropogena aktiviteter och påverkar klimat. Den här projekten undersöker användning av koldioxidutsläpp från avfall till energianläggningar till produktion av kolhydrater via fotokatalytisk reduktion med vatten och ytterligare kolkopplingsreaktioner. Projekten utforskar två vägar för syntes av kolhydrater. Båda metoderna använda fotokatalytisk reduktion av koldioxid till metanol. Kolhydrater eller deras ursprungsmaterial syntetiseras via olika steg nedströms den fotokatalitiska processen. Den första vägen använder aldolkondensation som huvudmetod av kol-kolbindningar och den andra vägen baseras på formosreaktionen som använder formaldehyd som reaktant. Den avfallsförbränningsanläggning som valts ut för denna studie var den i Kil, Värmland, Sverige. Denna anläggning behandlar 15590 ton avfall per år och släpper ut 16366,5 ton koldioxid per år. För att separera koldioxid från rökgasströmmen valdes MEA-absorption som det bästa alternativet på grund av dess höga effektivitet. De presenterade processerna har negativa koldioxidutsläpp på grund av att de omvandlar 16,4% av koldioxid från avfallsförbränning till användbara produkter och inte genererar  egna utsläpp. Aldolkondensationsvägen uppvisar en effektivitet på 1,3% om man endast beaktar livsmedelsindustrins produkter och 2,5% om man gör andra produkter som är användbara för att tillverka lösningsmedel, smörjmedel eller läkemedel. Den totala mängden av livsmedelsprodukter är 3,9 kg / h och energibehovet är lika med 159550 kJ / kg produkt. Formosreaktionsvägen ger 15,4 kg / h av livsmedelsindustrin produkt, huvudsakligen glukos, och uppvisar en effektivitet på 5%. Effektkraven är lika med 90099 kJ / kg produkt. Formosvägen visade sig ha högre utbyte och effektivitet och vara mer energikrävande men också mer energieffektiv. Ekonomiska data var svåra att hitta på grund av att fotokatalytiska processorn ännu inte är kommersiell.

Syfte: Syftet med detta examensarbete är att kartlägga förkunskaperna i områdena fotosyntes, biologisk mångfald, växthusgaser, energi och hållbar utveckling, samt evolution och naturligt urval hos gymnasieelever som läser ämnet Biologi 1 på det naturvetenskapliga programmet på en gymnasieskola i västra Götaland. Syftet är också att utvärdera betydelsen av diagnostiska test för dessa elever och deras lärare. Avsikten är även att presentera möjliga förslag till att utnyttja resultaten av dessa test för att på bästa sätt kunna hjälpa de elever som har svårigheter i eller ligger i riskzonen för att ha svårigheter i dessa kunskapsområden i Biologi.Metod och genomförande: Undersökningen har dels genomförts med en diagnostisk test, dels genom intervjuer av tre lärare på gymnasieskolan. Eleverna har även fått två analysfrågor som berörde deras uppfattningar om användandet av denna test inom ämnet Biologi.Resultat: Resultatet visar att eleverna har bristande förkunskaper inom områdena fotosyntes och betydelse av växthusgaser. Både elever och intervjuade lärare är positivt inställda till diagnostisk test i Biologi. Eleverna anser att diagnostisk test med fördel kan införas så länge dessa används för kartläggning av elevernas förkunskaper, samt som ett verktyg för att ge dem individuellt stöd till vidare kunskapsutveckling. Trots att lärarna verkar ha skilda uppfattningar om inflytandet av den eventuella diagnostiska testen på undervisningens upplägg och arbetsformer, tycker samtliga att nivågrupperingar inte är någon givande arbetsform, en mer blandad kunskapsnivå i grupper är ett mer effektivt sätt att hjälpa de elever som har bristande förkunskaper. Dessutom räknas språk och läsförståelse som viktiga faktorer för lärandets framgång.

Artificial photosynthesis is used to harvest solar energy and store it in the form of chemical bonds. The system of interest in this study does this by splitting water into hydrogen and oxygen gas through a plasmon assisted process, collective oscillations from free electron gas. This is a renewable way to store energy that could be used as an alternative to fossil based fuel. In this study, a small part of this photo catalytic system is studied, namely the interaction between plasmonically active silver nanoparticles (Ag NPs) transferring photo-excited electrons via a linker molecule, 4-aminobenzoic acid (pABA). The pABA linker molecule transfers charge from the Ag surface to a semiconductor and a catalyst performing the water splitting. The pABA can bind in different ways onto the Ag-surface and the aim of this study is to examine which bond is strongest and which best enables charge transfer. To this purpose three systems where simulated quantum mechanically using a supercomputer. The total free energy of the systems was computed and compared. Out of the three studied binding sites, the hollow-site bond (pABA binding to three silver atoms) was found to have the lowest energy, meaningit's the strongest of the possible bonds. Additionally it was found that the band gap (the energy needed to transfer charge) for the pABA decreased when bound to the Ag-surface. The hollow-site bound pABA also had the smallest band gap, meaning it requires the least energy to transfer a charge and should therefore be the best bond fitted for the photo catalytic system. / Artificiell fotosyntes används för att absorbera solenergi och förvara den i formen av kemiska bindningar. Systemet som används i denna studie gör detta genom att splittra vatten till vätgas och syrgas genom en plasmon assisterad process. Detta är ett förnyelsebart sätt att förvara energi och kan användas som ett alternativ till fossila bränslen. I denna studie studeras en liten del utav detta fotokatalytiska system nämligen interaktionen där plasmonaktiva silvernanopartiklar (Ag NPs) överför foto-exciterade elektroner genom molekyllänken 4-aminobensoesyra (pABA). Molekyllänken pABA överför laddning från silverytan till en halvledare och en katalys som utför splittringen av vattnet. pABA kan binda på olika sätt tillen silveryta och denna studie syftar till att undersöka vilken utav bindningarna som är starkast och vilken som effektivast överför laddning. För att göra detta simulerades tre system kvantmekaniskt med hjälp av en superdator, ett system för varje sorts bindning. Den totala fria energin av systemen beräknades och jämfördes. Av de tre undersökta bindningarna hadehollow-site bindningen (pABA som binder till tre silveratomer) längst energi, vilket betyder att det är den starkaste av bindningarna. Utöver detta så visade det sig att bandgapet (energin som krävs för att överföra laddning) minskade för pABA när den var bunden till Ag-ytan. Hollow-site bundet pABA hade även minst bandgap, vilket betyder att den kräver minst energi för att överföra laddning och är därmed den mest effektiva bindningen för det fotokatalytiska systemet.

Syftet med denna studie var att utforska hur elever i årskurs 5 utvecklar naturvetenskapliga kunskaper om hur gräs omvandlas till mjölk, där särskilt fokus läggs på sambandet mellan fotosyntes och idisslande djurs matspjälkningssystem. Studiens frågeställningar var följande: Vilka naturvetenskapliga kritiska aspekter behöver elever i årskurs 5 få möjlighet att urskilja för att förstå hur gräs kan omvandlas till mjölk. Hur kan undervisning organiseras för att elever i årskurs 5 ska förstå hur gräs kan omvandlas till mjölk? Denna studie är kvalitativ och har en variationsteoretisk och sociokulturell utgångspunkt. Dessa två teorier presenterar vad undervisningen måste handla om för att skapa bästa förutsättningar till lärande. I denna studie har variationsteorin utgångspunkt i lärandeobjektet, vilka variationsmönster som erbjudits i undervisningen samt de kritiska aspekterna av hur gräs omvandlas till mjölk. Det sociokulturella perspektivet har i denna studie bland annat fokuserat på samspelet mellan eleverna, användning av artefakter och den proximala utvecklingszonen. Resultatet i studien visar att med hjälp av en variationsteoretisk utgångspunkt går det att främja elevers lärande i de naturorienterande ämnen och skapa en variation som bidrar till att elever utvecklar naturvetenskapliga kunskaper om hur gräs omvandlas till mjölk.

Fotosyntes är central för vår överlevnad. I denna studie har en artificel ljuskälla reglerats för att optimera fotonintensiteten då intensiteten från solen varit för låg. Fokus är lagt på PAR-vågbandet vilket är de våglängder som anses ha störst inverkan på fotosyntes. En kalibrerad sensor användes för att ge pålitliga mätvärden av fotonintensiteten. En billig sensor konstruerades för mätning av densamma och även manuell mätning med lux-meter där värdena konverterades till fotonintensitet. För att studera hur tillväxten påverkas av fotonintensiteten har en testgrupp och en kontrollgrupp med morötter används. Morötterna placerades i ett växthus under liknande förutsättningar med avseende på till exempel näring och värme. Testgruppen fick tillgång till artificellt ljus då intensiteten från solen var för låg under dagstid. Kontrollgruppen fick endast tillgång till solljus. Tillväxten för testgruppen blev större än för kontrollgruppen. För vidare forskning skulle en steglös reglering av fotonbombardemanget kunna optimera processen. Denna förbättring innebär ekonomisk besparing i form av högre biologisk tillväxt vid lägre energiförbrukning. Slutsatsen av denna studie är att optimering av fotonbombardemang kan medföra ekonomisk besparing och även minskad negativ miljöpåverkan på grund av lägre energiförbrukning. / Photosynthesis is central to our survival. In this study, an artificial light source has been regulated to optimize the photon intensity when the intensity from the sun has been too low. The focus is on the PAR waveband, which are the wavelengths that are considered to have the greatest impact on photosynthesis. A calibrated sensor was used to provide reliable measurements of the photon intensity. An inexpensive sensor was designed for measuring the same and also manual measurement with lux-meter where the values ​​were converted to photon intensity. To study how growth is affected by photon intensity, a test group and a control group with carrots were used. The carrots were placed in a greenhouse under similar conditions with regard to, for example, nutrition and heat. The test group gained access to artificial light when the intensity from the sun was too low during the day. The control group only had access to sunlight. The growth for the test group was greater than for the control group. For further research, a stepless regulation of photon bombardment could optimize the process. This improvement means economic saving in the form of higher biological growth at lower energy consumption. The conclusion of this study is that optimization of photon bombardment can lead to economic saving and also reduced negative environmental impact due to lower energy consumption.