<p>Syftet med det här arbetet är att göra en jämförelse mellan öppna och slutna laborationer i ämnena biologi och kemi i gymnasieskolan. Jämförelsen syftar till att ta reda på för och nackdelar med respektive laborationstyp samt att se när de bäst kan användas i undervisningen. Kvalitativa intervjuer gjordes på fyra gymnasielärare i en kommunal gymnasieskola. Resultatet från undersökningen visar att det finns både för och nackdelar med de olika laborationstyperna. Öppna laborationer gör att eleverna själva tänker mer och blir mer engagerade under laborationerna. Slutna laborationer kan med fördel användas för att belysa och visa hur olika saker fungerar. Slutsatsen med det här arbetet är genom att planera och veta vilket syfte som vill uppnås med laborationen, kan antingen en öppen eller en sluten laboration användas i undervisningen.</p>

Syftet med det här arbetet är att göra en jämförelse mellan öppna och slutna laborationer i ämnena biologi och kemi i gymnasieskolan. Jämförelsen syftar till att ta reda på för och nackdelar med respektive laborationstyp samt att se när de bäst kan användas i undervisningen. Kvalitativa intervjuer gjordes på fyra gymnasielärare i en kommunal gymnasieskola. Resultatet från undersökningen visar att det finns både för och nackdelar med de olika laborationstyperna. Öppna laborationer gör att eleverna själva tänker mer och blir mer engagerade under laborationerna. Slutna laborationer kan med fördel användas för att belysa och visa hur olika saker fungerar. Slutsatsen med det här arbetet är genom att planera och veta vilket syfte som vill uppnås med laborationen, kan antingen en öppen eller en sluten laboration användas i undervisningen.

Laborationer är ett naturvetenskapligt arbetssätt, som ger tillfälle för eleverna att förstå hur den naturliga världen fungerar. Laborationer kan vara styrda eller öppna och de kan ha olika frihetsgrader. Det finns olika nyanser av frihetsgrader som tillåter antingen att läraren eller eleverna planerar laborationerna. Forskning visar att i öppna laborationer upplever eleverna att de lär sig mer, men i utbyte mot högre krav på samarbete och motivation. I vissa laborationer utmanas inteelevernas kunskaper, då de bara följer instruktionerna. Studiens syfte var att undersöka vad eleverna lärde sig i styrda respektive öppna laborationer om verkningsgrad i Naturkunskap A på Elprogrammet. Studien var kvantitativ i form av enkäter, med inslag av kvalitativa observationer. Materialet analyserades med ett variationsteoretiskt perspektiv. Resultatet blev att eleverna lärde sig inte mer om begreppet verkningsgrad i varken de öppna eller styrda laborationerna. Den kvalitativa analysen gav att eleverna fokuserar mer på begrepp i den öppna laborationen och i den styrda koncentrerar eleverna sig på att producera resultat.

Syftet med examensarbetet var att ta reda på till vilken grad skriftliga laborationsinstruktioner i fysik på gymnasiet är öppna eller slutna. Vidare undersöktes om det fanns ett samband mellan frihetsgrader för laborationerna och vilka förutsättningar eleverna gavs att utveckla förmågorna i kursplanen. Laborationsinstruktioner i fysik på gymnasiet samlades in från verksamma lärare i fysik under höstterminen 2017 för analys. Laborationsinstruktionernas frihetsgrader bestämdes samt deras möjlighet att ge förutsättningar att utveckla sex förmågor undersöktes. Förmågorna valdes från ämnets syfte i kursplanen och var analysera, svara, reflektera och värdera, planera, tolka och redovisa. Laborationsinstruktionerna tilldelades frihetsgrader 0–3, där 0 motsvarade en helt sluten laboration och 3 en helt öppen. Alla slutna laborationer i undersökningen hade frihetsgrad 1 och alla öppna laborationer hade frihetsgrad 2. Undersökningen kom även fram till att samtliga laborationer gav eleverna förutsättningar att utveckla förmågan att söka svar på ämnesrelaterade problem. I alla de öppna laborationerna som undersöktes fick eleverna även förutsättningar att planera experiment och observationer samt reflektera och värdera valda strategier, metoder och resultat. I analysen om korrelation mellan frihetsgrader och elevernas förutsättningar att utveckla förmågor visade undersökningen att elevernas förutsättningar att tolka och redovisa sina resultat var oberoende av om laborationen var öppen eller sluten.

Denna studie har syftat till att undersöka hur lärare arbetar med undersökande arbetssätt i de naturorienterande ämnen i grundskolans årskurser 4–6 och vilka mål lärare har gällande undersökande arbetssätt i undervisningen. Denna studie har haft sin utgångspunkt i det pragmatiska perspektivet och för att besvara studiens syfte användes kvalitativ metod i form av semistrukturerad intervju med åtta lärare. Den analysmetod som användes på det insamlade materialet var innehållsanalys där mönster, likheter och skillnader hittades som gjorde att kategorier sedan kunde identifieras. Resultatet visar att majoriteten av lärarna arbetar med undersökande arbetssätt med material från NTA och att deras roll som lärare är viktig då de beskriver den som stöttande, uppmuntrande och ledande men även den som ställer frågor och följdfrågor till eleverna. Resultatet visar att lärarnas mål med det undersökande arbetssättet är att öka elevernas förståelse och intresse för de naturorienterande ämnena samt koppla ihop teori och praktik genom det undersökande arbetssättet.

Syftet med detta examensarbete är att få en förståelse för den didaktiska kopplingen mellan marknadsförda ”laborations-kit”/utbildningspaket, framtagna av Education Technology-företag, och det meningsskapande som dessa erbjuder. Med hjälp av syftesrelaterad textanalys, och begrepp från Lars Lindströms didaktiska läroprocesser och mer klassiska laborationsbegrepp, analyseras ”laborations-kit”/utbildningspaketens innehåll och inramning samt hur utbildningspaketen är gestaltade didaktiskt genom mål och medel. Resultatet av studien visar att den modifierade Lindström-fyrfältaren är ett användbart komplement till s.k. laborations-frihetsgrader. Tanken med ökade frihetsgrader är att succesivt ge eleven mer utmaningar. Denna tanke finns även med i Lindströms fyrfältare, men här tillkommer att ett läromål kan vara att behärska medie under kontrollerade former, dvs i teknik-världen olika instrument, apparatur, verktyg och specifika material. Med hjälp av fyrfältaren kan man som pedagog även välja att laborera ämnesfokuserat eller ämnesövergripande för att täcka andra läromål eller åstadkomma nya kreativa effekter, s.k. divergerande läromål. Det är det kreativa skapandet i kombination med behärskandet av hantverket som är det egentliga målet med laborationer och denna insikt väcks när man använder fyrfältaren. Som pedagog, vare sig man är inom skolvärlden eller på ett EdTech-företag, bör man få förståelse för vad som särskiljer de olika läroprocesserna och hur de sinsemellan kan samverka. Undersökningen har identifierat ett antal för svenskt vidkommande ”vita områden” inom teknisk-pedagogisk laborationsverksamhet, bl. a kreativa områden och ”soft skills”, alltså övningar och simulationsspel av teknikutveckling och koppling samhälle-teknik. Dessutom finns det skäl att följa utvecklingen närmaste åren inom 3D Hologram-tekniken.

Laborationer är centrala i den naturvetenskapliga undervisningen, inte minst i naturkunskap i gymnasieskolan. Skolforskningsinstitutet betonar i en forskningsöversikt vikten av att lära sig utföra naturvetenskap. Det är dock oklart huruvida lärare och elever har samma uppfattning beträffande laborationens betydelse. Syftet med denna studie är därför att ta reda på hur gymnasieelever uppfattar att laborationer bör vara designade, avseende graden av öppenhet samt timing, för att optimera lärprocessen. Studien utgår från en fenomenografisk ansats i kombination med deskriptiv statistik för att söka kartlägga elevernas olika uppfattningar i frågan.  Empirin består dels av enkätsvar från två parallellklasser i naturkunskap 1b som fått utföra en laboration om DNA-extraktion vid olika tidpunkt inom ämnesområdet, dels av intervjuer med elever som läser fördjupningskursen naturkunskap 2 för att möjliggöra en djupare analys.   Resultaten visar att en majoritet av eleverna anser att laborationer är till hjälp för deras förståelse, dock skiljer sig uppfattningen om hur en laboration bäst ska utformas samt när i ett arbetsområde den bör vara placerad. En del elever efterfrågar en mer styrd struktur, medan andra elever uppskattar den frihet som ges vid en öppen laboration och beskriver att de då lär sig mer. Likaså vad gäller timingen föredrar vissa elever att först lära sig det teoretiska och således ha laborationen förhållandevis sent, medan andra elever istället vill ha laborationen tidigt i ett mer intresseväckande syfte. Den här studien kan förutom att vara till hjälp för yrkesverksamma lärare vid deras planering av laborationer, även leda till vidare undersökningar av elevers självkänsla och bemästrande av kritiska kunskapsförmågor i samband med laborationer.

Det finns olika studier om hur lärandet påverkas av graden av frihet under laborationer. I denna undersökning, med syfte att jämföra elevgruppers teoretiska och praktiska kunskaper, samt upplevelse efter öppen respektive sluten laboration, får fyra olika elevgrupper genomföra en laboration där de ska undersöka bomull och stålull, bland annat genom förbränning. Två grupper genomför laborationen i en helöppen form där de fritt bestämmer syfte och metod, medan de övriga två grupperna får tydliga instruktioner över hur de ska väga materialen före och efter förbränning samt anteckna resultatet, alltså en sluten variant av laborationen. Vad eleverna minns och hur de upplevde laborationerna undersöktes genom en enkät med både kvalitativa och kvantitativa frågor. De kvalitativa frågorna handlar om syfte, metoden och dess relevans för att besvara syftet samt resultatet och hur det kan förklaras. De kvantitativa frågorna handlade om hur eleverna upplever laborationen med avseende på inspiration, lärande, utmaning samt grad av frihet som önskas. Resultatet av studien tycks ge en liten antydan till förbättrade praktiska kunskaper då elever från de öppna grupperna till större del återger ett empiriskt syfte. När det gäller upplevelsen av laborationerna framträder en skillnad då mer frihet önskas bland de öppna laborationsgrupperna.

Examensarbetet har skett inom mastersprogrammet Maskinkonstruktion på KTH. Arbetet gjorde tillsammans med Epiroc genom Svea Teknik AB. I dagens gruvarbete använder nästan alla borr- och sprängteknik, men det finns stora problem med detta. Epiroc har börjat utveckla så kallade Mobile Miners, som är konstruerade för att bryta malm utan borr- och sprängteknik. Maskinen ska ha möjlighet att göra alla processer i samma maskin istället för borr- och sprängtekniken, där maskiner byts beroende på process. Den nya tekniken använder sig av ett skärhjul för att utvinna malm. En av maskinerna Epiroc har konstruerat är Mobile Miner 40 V. Maskinen har två moduler, drivmodulen, där alla typ av drivning som hydraulpumpar är placerade och avverkningsmodulen, där skärhjulet sitter. Från tidigare versioner av Mobile Miner har det upptäckts, att det blir väldigt stora vibrationer i operatörshytten, som sitter på drivmodulen. För den nya 40 V skall kopplingen mellan modulerna kunna kopplas isär vid avverking. Dagens koncept är likt en dragkrok, som tillåter rotation i tre frihetsgrader, vilket är något som nu anses vara en risk på grund av sämre stabilitet. De tre olika leden är gir-, roll-, och tipp-led och det är roll-led som inte är önskat då 40 V är väldigt hög relativt sin bredd, vilket ger en ökad risk för tippning. Syftet med detta examensarbete var att utveckla nya stabilare koncept. Utifrån detta gjordes en parameteranalys för att definiera vad en stabilare koppling är. Nya koncept generades och dessa evaluerades med hjälp av en Pughs matris. Två koncept valdes att vidareutvecklas utifrån de givna kraven. Koncept A har låsning i tipp-led med hjälp av en krokkonstruktion, där rotationsaxlarna är separerade samtidigt som koncept B har låsningen i gir-led med hjälp av två hydrauliska cylindrar där rotationsaxlarna skär varandra likt en kardanknut. Med två frihetsgrader utsätts kopplingen för högre laster. Dimensioneringen skedde utifrån det värsta lastfallet, vilket är när avverkningsmodul kör över ett gupp och tvingar med drivmodulen. De två nya koncepten blev stabilare enligt parameteranalysen, men är något större än dagens koncept. / This Master Thesis has been done within the Master's program in Machine Design at KTH. The work was carried out together with Epiroc through Svea Teknik AB.  Today almost all mining uses drill and blast techniques, but there are major problems with this. Epiroc has started to design a so-called Mobile Miners, which are designed to excavate ore without drill and blast technology. The machine should be able to do all processes in the same operation instead of the drill and blast technology where different machines are used depending on the process. The new process uses only a cutting wheel to excavate ore. One of the machines Epiroc has designed is the Mobile Miner 40 V. The machine has two modules, the power module where all types of power supply, such as hydraulic, pumps are located and then the mining module where the cutting wheel is located. From other Mobile Miner it has been discovered that there will be very large amount of vibrations in the operator cabin, which is located on the power module, so for the new 40 V the idea is that the coupling between the modules can be disconnected while operating. The current concept is similar to a towbar that allows rotation in three degrees of freedom, which is something that was later considered a risk. The three different axes are yaw, roll, and pitch axis and it is roll axis which is not desired since 40 V is very high relative to its width, which gives a risk of tipping. The purpose of this Master Thesis were to develop a more stable concept. Based on this, a parameter analysis was made to define what a more stable coupling is. New concepts were generated and then evaluated using a Pugh's matrix. Two concepts were chosen to be further developed based on the given requirements.  Concept A has the locking procedure in pitch axis with the aid of a hook construction where the rotation axes are separated meanwhile in concept B has the locking procedure in the yaw axis with the help of two hydraulic cylinders where the rotation axes intersect each other like a universal joint. With two degrees of freedom, higher forces are transmitted. The dimensioning was based on the worst load case, which is when the mining module runs over a bump and carry the power module. The two new concepts became more stable according to the parameter analysis, but are somewhat bigger than the current concept.

Att planera en laboration i skolan är en central del i sin lärarprofession, speciellt om man undervisar i de naturvetenskapliga ämnena. Denna undersökning har varit ett försök till att kartlägga vilka beslut lärare tar i beaktande när de planerar en laboration samt vilka konsekvenser dessa olika beslut får. För att kunna kategorisera laborationer kan man använda sig av frihetsgrader. Frihetsgrader beskriver hur mycket information som ges till eleverna när de ska genomföra en laboration. Detta har varit ett av flera användbara verktyg för att analysera olika laborationer. I denna undersökning har sex fysiklärare intervjuats där de fick svara på olika frågor om laborationer som de själva använt sig av. Dessa intervjuer har analyserats fenomenografiskt och från denna analys var det möjligt att manifestera sju huvudkategorier. Dessa huvudkategorier är en konkretisering av svaret på frågeställningen: Vilka beslut tar läraren när hen planerar sin laboration med avseende på öppenheten i laborationen? Dessa huvudkategorier är unika där lärarnas olika uttalanden enbart passar in i en av kategorierna. Ett exempel på en huvudkategori är om läraren väljer att ha med tabeller/rader som eleverna fyller i, i laborationsinstruktionen. Tabeller/rader bildar bland annat ett förtydligande i instruktionerna. Ett annat exempel är var läraren väljer att placera utrustningen. Att ha utrustningen framplockad som stationer där eleverna ska laborera gör att man sparar tid men eleverna får inte sätta ihop utrustningen på egen hand.