Fysik är ett av de ämnena som är integrerade i naturorienterande ämnen (NO) i grundskolan och ett av förutsättningsämnena för studier av ingenjörsvetenskap, teknisk, medicinska och andra tillämpade vetenskapskurser vid universitetet. Trots ämnets inneboende relevans för det dagliga livet och de många lärarutbildningar som erbjuds för att undervisa i ämnet, är elevernas prestationer i fysik fortfarande ett av många skolors bekymmer. Syftet med denna studie är att undersöka elevers utmaningar i att lära sig fysik i både fristående och kommunala grundskolor i en mellanstor svensk stad. Som grund för detta arbete har jag använt mig av en enkätundersökning där enkäten delades ut till elever i årskurserna 8 och 9 samt fysiklärare. Två åttonde klasser och tre nionde klasser samt sex fysiklärare deltog i undersökningen. Totalt var det 70 elever som deltog i undersökningen. Resultatet av undersökningen visar att de flesta av elever har en positiv inställning till ämnet fysik. Studien rekommenderar en elevaktiv undervisning där förutom att lyssna är elever involverad att göra något (Bonwell & Eison, 1991). Det skulle vara intressant att undersöka vad gymnasieelever har för sina tankar samt att överväga en undersökning i andra ämne i NO område för jämförelsesyfte.

Den klassiska mekaniken är inte helt intuitiv. Det är något som gymnasieelever världen över upplever när du blir undervisade inom det. Det finns viss forskning inom området som undersöker vilka utmaningar som tycks finnas för gymnasieelever världen över. Målet med denna systematiska litteraturstudie är att finna och analysera forskningslitteratur som undersöker vilka utmaningar som eleverna har. Studien är skriven för att svara på följande frågor:  Vad karaktäriserar elevers utmaningar med klassisk mekanik? På vilka sätt beskrivs orsakssambanden mellan utmaningar i klassisk mekanik med elevers förståelse inom området? För att få ett svar på dessa frågeställningar söktes det efter relevant litteratur som kunde analyseras. Detta för att kunna ge några slutsatser till frågeställningen. Efter sökningen var utförd så bedömdes tolv artiklar vara relevanta för denna systematiska litteraturstudie. Litteraturen för studien söktes främst efter i ERIC- och Scopus-databasen men även till viss del med Google Scholar. Studierna visade att eleverna har flera olika utmaningar inom den klassiska mekaniken. Men de olika utmaningarna skiljer sig åt. De största utmaningarna som eleverna möter är deras förståelse av kraft och energiomvandlingar. Något som tycksvara ett genomgående mönster inom de flesta områdena är att eleverna tolkar kraft på ett sätt liknande Aristoteles. Inom vissa områden så sågs det att mer forskning skulle vara relevant att utföra då det tycks saknas inom de områdena.

I detta examensarbete har vi gjort en undersökning av attityder och förväntningar kring lärande i fysik och matematik hos en grupp gymnasieelever på NV-programmet. Vi har sökt sammanlänka dessa attityder och förväntningar med elevernas motivation så som vi tolkar den utifrån en specifik teori som benämns ”self determination theory”. Detta är en teori inom psykologin som beskriver olika typer av motivation och hur dessa är knutna till välbefinnande och kreativitet hos individer.Vi har samlat in data i form av intervjuer och enkätsvar. Dessa data har vi analyserat på tre olika sätt. Ur dessa analyser växer en relativt koherent bild fram, där huvuddragen i denna bild är den av en större grupp elever som kan beskrivas som välmotiverade men där den underliggande karaktären på motivationen kan beskrivas som ett mellanläge mellan externt motiverad motivation och en motivation karakteriserad av inre vilja. En mindre grupp är inte fullt så motiverade och deras motivation karaktäriseras av att den i huvudsak drivs av yttre faktorer; studierna är något som måste genomföras för att nå mål som inte är direkt relaterade till själva ämnena. Ett fåtal individer uppvisar en motivation som är mer kopplad till lärandeprocessen i sig som man fann tillfredsställande. Vi har också funnit, att av de faktorer vi studerat, så är förväntningarna på yrkeslivet och förväntad vidare utbildning det som tydligast korrelerar med karaktären på motivationen. Vi diskuterar också några eventuella möjligheter som detta öppnar för pedagogisk vidareutveckling samt några möjliga vägar för vidare forskning.

Det finns en nationell vilja både till arbete med differentierad undervisning utifrån varje elevs förutsättningar och till undervisning med digitala verktyg. Den digitala utvecklingen i samhället går snabbt och digital kompetens ses som en demokratifråga. Skolans digitaliseringsstrategi gör gällande att alla i skolan ska ha digital kompetens, både lärare och elever. I klassrummet möter läraren elever som alla har olika förutsättningar och som ska ges en differentierad undervisning. Enligt den sociokulturella principen om scaffolding ska den mer kunnige läraren stötta eleven till lärande i sin proximala utvecklingszon med hjälp av medierande redskap. Mot bakgrund av sociokulturell teori ville den här studien lyfta lärarperspektivet på det praktiska arbetet med digitala verktyg i en differentierad undervisning i fysik-ämnet i grundskolan. Som förväntat kunskapsbidrag önskade studien tillföra en fördjupad förståelse för hur lärare utifrån sina egna beskrivningar i praktiken arbetar med användningen av digitala verktyg i differentierad undervisning i fysik-ämnet i grundskolan. Tre lärare deltog i kvalitativa, semistrukturerade intervjuer och därefter analyserades resultatet tematiskt. Sammanfattningsvis visar studien att det i den givna kontexten finns en förståelse för behovet av differentierad undervisning och en positiv attityd till att använda sig av digitala verktyg som medierande redskap i undervisningen givet att tekniken fungerar. / There is a national aspiration both to work with differentiated teaching based on each student’s circumstances and to teach with digital tools. The digital development in society is fast and digital competence is seen as a democratic matter. The school’s digitalization strategy states that everyone in the school must have digital competence, both teachers and students. In the classroom, the teacher meets students who all have different conditions and who must be given differentiated instruction. According to the socio-cultural principle of scaffolding, the teacher must support the student to learn in his proximal development zone with the help of mediating tools. Against the background of socio-cultural theory, this study wanted to highlight the teacher’s perspective on the practical work with digital tools in a differentiated teaching of the subject of physics. As an expected knowledge contribution, the study wished to provide a deeper understanding of how teachers, based on their own descriptions, work in practice with the use of digital tools in differentiated teaching in the physics subject. Three teachers participated in qualitative, semi-structured interviews and then the results were analysed thematically. In summary, the study shows that in the given context there is an understanding of the need for differentiated teaching and a positive attitude towards using digital tools as mediating tools in teaching given that the technology works

Studiens syfte är att bidra med kunskap om hur barn i förskolan uppfattar fysikaliska fenomenet friktion genom att utgå från ett lekpedagogiskt arbetssätt som tar utgångspunkt i barnboken ”Mamma Mu åker rutschkana”. Undervisningssituationens utformning kombinerade högläsning, dramatisering och naturvetenskap på ett lekfullt sätt. I studien observerades totalt sex barn från två olika förskolor med barn i åldrarna tre till fem år. Observationen genomfördes vid förskolornas rutschkana där en av studenterna gestaltade karaktären Mamma Mu och barnen fick möjlighet att undersöka fenomenet friktion med hjälp utav olika material. Observationerna dokumenterades genom ljud- och videoinspelning, där datamaterialet sedan analyserades tematiskt. I resultatet framkom det att barnen visade progression i sin förståelse för fenomenet under undervisningssituationen, de utvecklade sina förklaringar och uppfattningar om fenomenet i relation till olika material mot en rutschkanas underlag. Utifrån barnens verbala och kroppsliga uttryck visar resultatet att barnet fick förståelse för fenomenet. Exempelvis förklarade några barn att det var mer än materialets textur som påverkade friktionen och hastigheten i rutschkanan vilket de beskrev hade att göra med tyngd. Resultatet i studien tyder även på att det lekpedagogiska arbetssättet var till fördel för att skapa intresse, nyfikenhet och förståelse för fenomenet friktion hos barnen. Barnen intresserade sig för karaktären, drog paralleller mellan bokens handling och undervisningssituationen samt utvecklade sina förklaringar om fenomenet genom stöttning från studenten som gestaltade karaktären Mamma Mu. / The study aims to contribute with knowledge about how children inpreschool understand the phenomenon friction. The study uses a playpedagogical approach based on the children's book "Mamma Moo goes downa slide". The design of the teaching situation combined storytelling,dramatization and science in a playful way. Six children from two differentpreschools were observed, the children were three to five years old. Theobservation was carried out at the preschools` slides, where one of thestudents dramatized the character Mamma Moo. The children had theopportunity to investigate the concept of friction using different materials inthe slide. The observations were documented trough audio and videorecording. The data material was analyzed thematically. In the result, thechildren showed progression in their understanding of the phenomenonduring the teaching situation. They developed their explanations of thephenomenon in relation to different materials against the slide. Based on thechildren's verbal expression and body language the result shows that thechildren gained an understanding of the phenomenon friction. For example,some children explained that it’s more than the texture of the material thataffects the friction and speed in the slide, which they described had to dowith weight. The results of the study also suggest that the play pedagogicalapproach was beneficial in creating interest, curiosity and understanding ofthe phenomenon friction. The children were interested in the character, drewparallels between the book's plot and the teaching situation, and developedtheir explanations through the support of the student who dramatized thecharacter Mamma Moo.

Denna undersökning ämnar att svara på frågor kring hur strukturella och tekniska matematiska förmågor används i fysikundervisning vid svenska gymnasieskolor. För att svara på detta gjordes en systematisk observationsstudie av ett flertal lektioner hos tre lärare i en stadsdel i södra Sverige. Undersökningen visade ett fokus på tekniska förmågor vid undervisning av Fysik 1, samt att sättet som lärare kommunicerar strukturell matematik i Fysik 1 och 2 ej uppmanar elever att utöva den själva. / In this study, we aimed to answer questions regarding how structural and technical mathematics are used in physics education at upper secondary schools in Sweden. To answer these questions, a systematic observational approach was used. The research was carried out by observing three teachers in a city district in southern Sweden. We suggest that a focus on technical mathematics was observed in the teaching of Physics 1, and that the way teachers communicate structural mathematical skills in both Physics 1 and 2 does not encourage students to use them themselves.

The aim of this study is to contribute with increased knowledge about how preschool teachers can promote children's influence and participation in physics teaching. To investigate this, a web survey was sent out to preschool teachers in a medium-sized municipality in Sweden. The study's data consists of the preschool teachers' responses which have been analyzed quantitatively but also qualitatively through a phenomenographic analysis model that seeks to make different perceptions visible. Our results show that preschool teachers need greater subject knowledge and more resources to succeed in this in practice. Increased knowledge in physics among preschool teachers may result in a bigger interest and a feeling of self confidence in physics teaching. Our conclusion is that the right prerequisites can promote children's participation and influence in physics education. These prerequisites concerns having enough staff, plenty of planning time and that staff must be offered continuous competence development and collegial learning in order to be prepared to teach physics based on children's interests. The results also show a point of view where influence is something that is created together with the children and is not expressed as something the preschool teachers should offer, it already exists. The preschool teachers automatically need to pay attention to the children's thoughts and questions. When this is done, it may lead to commonly elected learning objects. By listening to the children's thoughts and ideas and putting the teaching at a manageable level, preschool teachers can create the conditions for all children's participation. / Syftet med denna studie är att bidra med ökad kunskap om hur förskollärare kan främja barnens delaktighet och inflytande i undervisning med fysik som uttalat innehåll. En webbenkät skickades ut till förskollärare i en medelstor kommun i Sverige. Studiens empiri består av förskollärarnas svar som analyserats kvantitativt men även kvalitativt genom en fenomenografisk analysmodell som strävar efter att synliggöra olika uppfattningar. Vårt resultat visar att det behövs större ämneskunskaper hos förskollärare och mer resurser för att lyckas med detta i praktiken. Ökade ämneskunskaper hos förskollärarna kan i sin tur leda till ett större intresse och en upplevelse av trygghet i fysikundervisning. Vår slutsats är att rätt förutsättningar kan främja barnens delaktighet och inflytande i fysikundervisning. Dessa förutsättningar handlar om att ha tillräckligt med personal på plats, gott om planeringstid och att personal måste erbjudas kontinuerlig kompetensutveckling och kollegialt lärande för att hålla sig pålästa och vara förberedda för att bedriva undervisning som utgår från barnen. Resultatet visar även ett förhållningssätt där inflytande är något som skapas tillsammans med barnen och inte uttrycks som något förskolläraren ska erbjuda, det existerar redan. Här behöver förskollärare per automatik ta fasta på barnens funderingar och frågor. När detta görs leder det till gemensamt valda lärandeobjekt. Genom att lyssna in barnens tankar och idéer och lägga undervisningen på en hanterbar nivå så kan förskollärare skapa förutsättningar för alla barns deltagande.

Syftet med denna studie är att undersöka hur fysikelever beskriver sina vanor kring studier utanför lektionstid (SUL) och belysa fysiklärarnas syn på SUL, före och efter det att lärarna tagit del av en elevenkät om elevernas vanor angående SUL. Tidigare forskning om läxor har visat tvetydiga resultat angående läxors positiva inverkan på lärandet. Dessutom saknas det forskning inriktad på läxor i fysik på gymnasieskolan. Utöver de traditionella uppgifter som lärarna tilldelar sina elever som ”läxor” eller ”hemläxor”, engagerar sig eleverna självmant i aktiviteter utanför lektionstid som är direkt inriktade på fysikinlärning, t.ex. videor, problemlösningar, läsning, eller fysiksimuleringar. Därför föreslås ett nytt begrepp, nämligen studier utanför lektionstid (SUL), som en övergripande beskrivning av det som eleverna gör för sin inlärning utanför lektionstid. Denna undersökning använder sig av både en enkätundersökning och samtalsintervjuer där enkätundersökningens resultat är en central del av samtalsintervjuerna. Information om 90 elevers vanor och syn på SUL är framtagna via en enkätundersökning i 4 fysikklasser i gymnasiet. Därefter gjordes samtalsintervjuer med tre av elevernas fysiklärare. Under samtalsintervjuerna presenterades elevenkätresultaten för lärarna. Lärarnas kommentarer på enkätens resultat utgör en del av samtalsintervjuerna. Enkäten visade bland annat att mellan 76% - 95% av eleverna i varje klass tycker att SUL är viktiga eller mycket viktiga för att uppnå ett betyg i fysik som de är nöjda med och att mellan 45% - 89% av eleverna anser att SUL är icke-obligatoriska. Samtalsintervjuerna visade bland annat att lärarna också anser att SUL är viktiga för elevernas fysikinlärning, men att de också är viktiga för elevernas utveckling av nödvändiga studievanor för att klara gymnasiet och vidare studier på högskola eller universitet.

<p>This thesis will present the result from one main investigation (step 1) and two follow-up studies (step 2 and 3). The main study consists of an interpreting, iterative analysis of statements made by ‘experts’ on contents of education gathered from a questionnaire, which result in a subject-specific content for physics education on sustainable energy systems (SES) presented as a category system. The categories from Step 1 are used as means for analysis in step 2 and 3, which involve the study of educational material and one classroom analysis.</p><p>The results show that the content of physics for upper secondary, in order for students to reach insight, should comprise certain physical concepts and relations not only in “limited contexts” but also in relation to greater contextual connections, in which problematisation and insight in solutions for the future is necessary. These parts should have a similar weight according to the statements of the experts. This is not to be found in either the typical educational material (textbooks) or in one studied classroom teaching example.</p> / <p>Vad ska fysikämnet på gymnasiet innehålla för att elever ska förstå och bli engagerade i samhällets energifrågor samt inse vad en hållbar energianvändning innebär? Hur presenteras energi för gymnasieelever, i läroböcker och i fysikundervisning? Detta har undersökts genom en studie bestående av en inledande huvudstudie samt två mindre uppföljningsstudier och resultatet presenteras i denna licentiatavhandling.</p><p>Huvudstudien består av en tolkande, iterativ analys av skriftliga uttalanden gjorda av fysiker, fysiklärare och energiexperter när de uppmanats att svara på ett antal frågor rörande undervisningens innehåll. Analysen har resulterat i ett ämnesspecifikt innehåll för fysikundervisning om hållbar energi. Ett innehåll sammanfattat i ett kategorisystem som kan ses som underlag för undervisning. De olika kategorierna som framkommit i huvudstudien har sedan använts i två uppföljande studier, dels en innehållsanalys av sex olika läroböcker dels en undersökning av ett fysikklassrum under åtta veckor med undervisning om energi.</p><p>Resultatet från huvudstudien visar att fysikämnets innehåll i gymnasiet med syfte att eleverna ska nå insikt om hållbar energi bör bestå av grundläggande fysikbegrepp och dess samband som i sin tur exemplifieras inte bara i ”begränsade kontexter” såsom en värmepump eller en bilmotor utan även i större sammanhang, exempelvis den egna energianvändningen och energiflöden genom samhället och genom naturen. Inom dessa större sammanhang är det nödvändigt att en problematisering sker och att diskussioner förs om framtida lösningar. Enligt de tillfrågade experterna så ska en jämn fördelning råda mellan fysikaliska begrepp, dess samband och ”begränsade kontexter” samt de större sammanhangen, problemen och lösningarna.</p><p>En sådan fördelning har dock inte återfunnits i vanliga fysikläroböcker och i den klassrumssituation som studerats. Dessa uppföljningsstudier visar på en tonvikt på grundläggande fysikbegrepp, dess samband samt fokus på beräkningskompetens. Detta trots att kursplaner i fysik framhåller vikten av att elever ska erhålla kunskaper och insikter om energifrågor i samhället och energianvändningens påverkan på miljön.</p>

This thesis will present the result from one main investigation (step 1) and two follow-up studies (step 2 and 3). The main study consists of an interpreting, iterative analysis of statements made by ‘experts’ on contents of education gathered from a questionnaire, which result in a subject-specific content for physics education on sustainable energy systems (SES) presented as a category system. The categories from Step 1 are used as means for analysis in step 2 and 3, which involve the study of educational material and one classroom analysis. The results show that the content of physics for upper secondary, in order for students to reach insight, should comprise certain physical concepts and relations not only in “limited contexts” but also in relation to greater contextual connections, in which problematisation and insight in solutions for the future is necessary. These parts should have a similar weight according to the statements of the experts. This is not to be found in either the typical educational material (textbooks) or in one studied classroom teaching example. / Vad ska fysikämnet på gymnasiet innehålla för att elever ska förstå och bli engagerade i samhällets energifrågor samt inse vad en hållbar energianvändning innebär? Hur presenteras energi för gymnasieelever, i läroböcker och i fysikundervisning? Detta har undersökts genom en studie bestående av en inledande huvudstudie samt två mindre uppföljningsstudier och resultatet presenteras i denna licentiatavhandling. Huvudstudien består av en tolkande, iterativ analys av skriftliga uttalanden gjorda av fysiker, fysiklärare och energiexperter när de uppmanats att svara på ett antal frågor rörande undervisningens innehåll. Analysen har resulterat i ett ämnesspecifikt innehåll för fysikundervisning om hållbar energi. Ett innehåll sammanfattat i ett kategorisystem som kan ses som underlag för undervisning. De olika kategorierna som framkommit i huvudstudien har sedan använts i två uppföljande studier, dels en innehållsanalys av sex olika läroböcker dels en undersökning av ett fysikklassrum under åtta veckor med undervisning om energi. Resultatet från huvudstudien visar att fysikämnets innehåll i gymnasiet med syfte att eleverna ska nå insikt om hållbar energi bör bestå av grundläggande fysikbegrepp och dess samband som i sin tur exemplifieras inte bara i ”begränsade kontexter” såsom en värmepump eller en bilmotor utan även i större sammanhang, exempelvis den egna energianvändningen och energiflöden genom samhället och genom naturen. Inom dessa större sammanhang är det nödvändigt att en problematisering sker och att diskussioner förs om framtida lösningar. Enligt de tillfrågade experterna så ska en jämn fördelning råda mellan fysikaliska begrepp, dess samband och ”begränsade kontexter” samt de större sammanhangen, problemen och lösningarna. En sådan fördelning har dock inte återfunnits i vanliga fysikläroböcker och i den klassrumssituation som studerats. Dessa uppföljningsstudier visar på en tonvikt på grundläggande fysikbegrepp, dess samband samt fokus på beräkningskompetens. Detta trots att kursplaner i fysik framhåller vikten av att elever ska erhålla kunskaper och insikter om energifrågor i samhället och energianvändningens påverkan på miljön.