Syftet med utvecklingsarbetet är att på vetenskaplig grund bepröva erfarenheter genom att kritisk granska och utvärdera den egna undervisningen. Undervisningen har planerats och genomförts inom en lektionsserie i ämnet fysik som en del av den sista VFU-praktiken i kompletterande pedagogisk lärarutbildning (KPU). Den specifika frågeställningen som undersökts berör elevers attityder till en undervisnings-metod i som innefattar kamratlärande och testbaserad lärande som kallas Peer Instruction (PI). Metoden använts och utvärderats som en del av fysikundervisningen i två klasser i årskurs nio i en grundskola i storstockholmsområdet. För att utvärdera elevernas inställning till metoden har två enkät-undersökningar genomförts i de båda klasserna vid två olika tillfällen, före och efter genomförd lektionsserie. Två avslutande intervjuer med fokusgrupper har kompletterat analysen av enkätsvaren. Resultatet visar att eleverna i undersökningen var positivt inställda till kooperativa undervisningsmetoder inom fysikundervisningen och de upplever att de lär sig saker genom att ta hjälp av varandra. Det finns dock en bred fördelning i elevernas preferenser till hur man lär sig fysik på ett effektivt sätt. Eleverna hade en tydligt positiv inställning till PI-metoden i fysikundervisningen. En stor andel av eleverna upplevde de både lärde sig fysik på effektivt sätt och fick fördjupad förståelse för fysiken med hjälp av metoden. För att få fördjupad förståelse för användbarheten av undervisningsmetoden inom fysikämnet i högstadiet behöver den utvärderas i fler klassrum och på skolor med andra socioekonomiska förutsättningar.

Denna studie syftar till att undersöka potentialen i distanslaborationer. Möjligheten till att laborera på distans kan vara en viktig del av undervisningen då man av olika skäl inte kan vara fysiskt närvarande i en laborationssal. På grund av covid-19 var universiteten i Sverige mestadels stängda för studenter under perioden vt-20 till vt-21. Studenterna fick då istället delta i undervisningen från sina hem. I denna studie har både studenter och laborationshandledare intervjuats om deras erfarenheter av distanslaborationer som de hade under den här perioden. De intervjuade studenterna studerade för en kandidatexamen i fysik och de undersökta laborationerna ingick i kurserna Mekanik KF och Kvantfysik. Resultatet visar på områden som blir särskilt viktiga vid en distanslaboration. Det tydligaste området var delaktighet. De distanslaborationer där studenterna var mest delaktiga var de laborationer de mindes bäst och som de ofta tyckte var roligast att utföra. Vid distansstudier blir även grupparbetet särskilt värdefullt. Det kan vara en god idé att lägga till samarbete mellan olika laborationsgrupper eftersom distansstudier innebär att man förlorar kontakten med andra studenter som man annars träffar i labbrummet. Arbetsbördan på laborationshandledare tenderar att öka vid distanslaborationer. Orsakerna kan vara att studenterna inte har samma möjlighet att hjälpa varandra eller att labbhandledarna inte kan se när studenterna fastnar i en uppgift och inte kan ge direkt feedback. Dessutom kan labbhandledarna behöva ställa in all utrustning i förväg och kan också behöva vara närvarande när varje grupp av studenter utför laborationen individuellt. Därför bör man om möjligt använda fler laborationshandledare jämfört med vanliga laborationer. För att få välfungerande laborationer på distans kan det vara en god idé att förnya laborationerna utifrån kursmål och begrepp snarare än att anpassa befintliga laborationer. Om laboratorieutrustning som är okänd för studenterna används bör den dokumenteras och dokumentationen bör ges till studenterna så att de får en uppfattning om dess funktioner i förväg. Med ovanstående råd kan en distanslaboration vara välfungerande både för studenter och laborationshandledare. Beroende på målen med laborationen kan även en distanslaboration bli ett kompletterande inslag i en kurs även då man fysiskt har möjlighet att vara på plats. / This study aims to investigate the potential of distance labs. The possibility of remote labs can be an important part of teaching when, for various reasons, one cannot be physically present in a lab room. Due to Covid-19, universities in Sweden were mostly closed to students in the period from vt-20 to vt-21. Students had to attend classes from their homes instead. In this study, both students and lab supervisors were interviewed about their experiences of distance labs they had during this period. The interviewed students were studying for a bachelor's degree in physics and the investigated labs were part of the courses Mechanics KF and Quantum Physics. The results show areas that become particularly important in a distance lab. The most obvious area was participation. The distance labs in which the students were most involved were the labs they remembered best and often found the most fun to do. In distance learning, group work also becomes particularly valuable. It may be a good idea to add collaboration between different lab groups since, distance learning means losing contact with other students that you otherwise meet in the lab room. The workload of lab supervisors tends to increase with distance labs. The reasons may be that students do not have the same opportunity to help each other or that lab supervisors cannot see when students get stuck on a task and cannot give direct feedback. Furthermore, the lab supervisors may need to set up all equipment in advance and may also need to be present when each group of students performs the lab individually. Therefore, if possible, more lab supervisors should be used compared to regular labs. In order to have well-functioning distance labs, it may be a good idea to renew the labs based on course objectives and concepts rather than adapting existing labs. If lab equipment unknown to the students is used, it should be documented and the documentation should be given to the students to give them an idea of its functions in advance.  With the above advice, a distance lab could work well for both students and lab supervisors. Depending on the goals of the lab, a distance lab could also be a complementary element of a course even when physically possible to be on site.

The purpose of this study is to investigate how educators in preschool view teaching physics and how it is carried out together with the children. To find out about this, the study has been conducted with help of digital questionnaires where all educators in a medium-sized municipality in central Sweden have been given the opportunity to answer. The result shows that most of the educators in the municipality feel that they miss knowledge and competence in conducting physics education in preschool. It appears that the educators who have competence in physics, find it difficult to conduct the teaching further if they are “on their own” in the team with that competence. It also appears that many educators want conditions such as tips, inspiration and competence development in order to be able to conduct good physics education together with the children. When it comes to physics education in preschool, we see that educators find it challenging to integrate that sort of education into preschool everyday life. We can also see that educators feel that it is difficult to interpret the goals of the preschool curriculum with physics and natural sciences. It appears that there is not as much planned teaching as spontaneous teaching, because it is a challenge to conduct planned teaching. The physical phenomena that educators work with the most are water, magnetism and different seasons. Finally, we see that there is a great willingness on the part of educators to develop their knowledge in how to conduct good physics education together with the children at the preschool. / Syftet med denna studie är att undersöka hur pedagoger i förskolan ser på fysikundervisning och hur den genomförs tillsammans med barnen. För att ta reda på detta har studien genomförts med hjälp av digitala enkäter där alla pedagoger i en medelstor kommun i Mellansverige fått möjligheten att svara. Resultatet visar att pedagoger i kommunen upplever att de saknar kunskap och kompetens kring att bedriva fysikundervisning i förskolan. Det framkommer att de pedagoger som har kompetens i fysik, upplever det svårt att bedriva undervisningen vidare om ingen mer i arbetslaget har samma kompetens. Det framgår också att många önskar förutsättningar som tips, inspiration och kompetensutveckling för att kunna bedriva bra fysikundervisning tillsammans med barnen. När det gäller fysikundervisning i förskolan ser vi att pedagoger upplever det utmanande att integrera fysikundervisning i förskolans vardag. Vi kan också se att pedagoger känner att det är svårt att tolka målen i förskolans läroplan med kopplingar till fysik och naturvetenskap. Det framkommer att det inte bedrivs lika mycket planerad undervisning som det bedrivs spontan undervisning. Detta för att pedagoger upplever det som en utmaning att bedriva planerad undervisning. De fysikaliska fenomen som pedagogerna arbetar med mest är vatten, magnetism och årstider. Avslutningsvis ser vi att det finns en stor vilja hos pedagoger att utveckla sina kunskaper kring hur de ska bedriva bra fysikundervisning tillsammans med barnen på förskolan, samt att pedagoger vill ha en kontinuerlig kompetensutbildning.

Denna studie syftar till att se hur utomhusmiljön på förskolan går att använda som ett pedagogiskt verktyg för att lära barn om fysikaliska fenomen. Vi har valt att göra detta genom att använda oss utav två metodansatser, observationer och intervjuer där det under observationerna utfördes en förutbestämd aktivitet som utforskade friktion i en rutschkana. I vårt resultat går det att utläsa pedagogers tankar kring arbetet med fysik och naturvetenskapliga ämnen samt begreppsbildning i förskolan. Under studiens gång kan man se hur pedagoger är osäkra i arbetet med naturvetenskapliga begrepp och vi diskuterar hur framtida forskning kan se ut. Det diskuteras även hur barn lär av varandra och hur viktigt det är att verbalt använda adekvata begrepp så som friktion för att barn ska få bekanta sig med fenomenet. I intervjuerna fick vi även ta del av pedagogernas positiva inställning till utomhusmiljö som en arena för lärande. / This study aims to see how the outdoor environment in preschools can be used as an educational tool to teach children about physical phenomena. We have chosen to do this by using two methodical approaches, observations and interviews. During the observations a predetermined activity was carried out which explored friction on a slide. The result shows what the interviewed teachers think about the physics and natural science education and conceptualization in a preschool practice. During the study one can see how teachers are uncertain about the work with natural science concepts and we further discuss what future research could possible look like. Discussions regarding how children learn from each other are also held, and furthermore how important it is to verbally use adequate concepts such as friction in order for children to get acquainted with the phenomenon. In the interviews, we also got to see the teachers' positive attitude towards the outdoor environment as an arena for learning.

Under våren 2009 genomfördes för första gången nationella prov i fysik och kemi i grundskolans årskurs 9. I dessa prov ingår en laborativ del där elever själva ska planera, genomföra och utvärdera en naturvetenskaplig undersökning. Syftet med studien är att belysa lärares erfarenheter av, och föreställningar om, arbete med labo-rationer kopplat till den laborativa delen i de nationella proven i fysik och kemi. Dessutom belyses lärarnas förhållningssätt till de nationella proven i undervisningen. I studien har en kvalitativ undersöknings- och ana-lysmetod använts. Det empiriska materialet har samlats in genom halvstrukturerade intervjuer med åtta NO-lärare vid två skolor. Studien knyter an till ett sociokulturellt perspektiv på lärande. I resultatet ser vi att långt ifrån alla elever ges möjlighet att planera egna laborativa undersökningar. Det beror delvis vilken skola eleven går på och vilken lärare eleven har. Ett annat utmärkande resultat vi uppmärksammat är skillnaden i hur lärarna på de båda skolorna bedömer elevernas laborativa arbete. På den ena skolan bedömer lärarna enbart laborationsrapporten medan lärarna på den andra skolan lägger störst vikt vid genomförandet av laborationen. Det är även stor skillnad i hur ofta eleverna tillåts laborera på de olika skolorna. Lärarna anser också att det är skillnad i att undervisa i fysik och kemi. Sedan införandet av de nationella proven anser lärarna att det blivit tydligare vad som krävs av den laborativa undervisningen då kursplanerna i Lpo94 har upplevts som luddiga. En del lärare känner ett behov av att förändra den laborativa undervisningen för att eleverna ska få större möjlighet att nå målen i de nationella proven. Negativt, enligt lärarna, är dock den stora tidsåtgången som krävs av lärare för att genomföra och bedöma proven.

The use of guided instructions are often debated in science education research, but nevertheless often used in lower secondary school. The aim of this licentiate thesis is to contribute to knowledge about science education in lower secondary school when pupils’ do lab work using guided instructions. Two pupils are observed when they, during an activity, are expected to interpret an instruction and handle different artifacts. In study 1, the aim is to exploratory investigate and illustrate and discuss how a pragmatic analysis of learning (a combination of practical epistemology analysis and pragmatic theory) may contribute when developing principles for guided lab work. The result showed that  central principles for teaching is needed. Teachers need to participate during pupils’ lab work and focus on how pupils handle their learning environment and what pupils acknowledge as a learning environment.  In study 2 the aim is to develop, empirically test and discuss a methodology (i.e. a combination of an analytical method, a strategy for analysis and pragmatic theory). The pragmatic inspired methodology is developed and tested to create knowledge about what kinds of different engagement may develop when pupils participate in guided lab work. In this study, which is based on earlier contributions to our understanding of engagement, interest and taste, two different intrinsic engagements were found; one is linked to the purpose of the activity and the other to enjoyment. The result showed that the first type of engagement is developed while the pupils solve a practical problem furthermore the pupils’ solution carries artistic qualities, (i.e. a personal investment beyond what is expected from the teacher regarding the laboratory work that they are involved in).  Finally, I draw on studies 1 and 2 to conclude principles for guided lab work in lower secondary school. These principles may be useful when teachers want pupils to engage artistically in an activity.

Disputats, Linköpings universitet, 2008. / Findes også på internet (PDF-format): http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-14908. På titelsiden: Nationella forskarskolan i naturvetenskapernas och teknikens didaktik, FontD.

The purpose of this study was to find out how Primary school teachers work and think about the practical teaching in physics. Primary school teachers who work with a teacher support in science and technology, and Primary school teachers who do not work after any program have been interviewed. The method chosen in this study is semi-structured interview with sound recording. A total of seven interviews have been conducted and each interview took about 30 minutes to complete. The study addresses what research today says about practical activities in school and how the children learn the best way. Therefore, teachers are also asked about how they experience physics and practical work and how they choose to put an investigative approach. The result shows that the teachers experience physics as difficult and abstract. Teachers who work with a support program experience that the program helped them teach physics on a deeper level. The study also shows that most teachers uses closed and given labs. / Syftet med studien är att ta reda på hur lågstadielärare arbetar och tänker kring den praktiska undervisningen i fysikämnet. Lågstadielärare som arbetar med lärarstöd i naturkunskap och teknik samt lågstadielärare som inte arbetar efter något program har intervjuats. Metoden som valts vid denna studie är semistrukturerad intervju som spelats in med ljudupptagning. Totalt har sju intervjuer verkställts och varje intervju tog cirka 30 minuters att genomföra. Studien tar upp vad forskning idag säger om praktiska aktiviteter i skolan och hur barnen på bästa sätt lär sig. Därför frågas också lärarna om hur de upplever fysikämnet och praktiskt arbete samt om hur de väljer att lägga upp undervisningen. Resultatet visar att lärarna upplever fysikämnet som svårt och abstrakt. Lärare som arbetar med ett stödprogram upplever att programmet hjälpt dem undervisa i fysik på en djupare nivå. Studien visar också att de flesta lärarna arbetar efter arbetssättet slutna laborationer.

Syftet med denna litteraturstudie är att ta reda på vår frågeställning Vad säger forskningen om kvaliteter och brister i hur de laborativa inslagen i fysikundervisning genomförs i de lägre årskurserna, samt vad säger forskningen om huruvida eleverna lär sig fysik i dessa inslag? För att besvara frågeställningen och uppnå litteraturstudiens syfte har vi systematiskt och manuellt tagit fram, analyserat och sammanställt vetenskapliga studier om ämnet naturvetenskap med inriktning på fysik och då framförallt laborativ undervisning i de lägre årskurserna, det vill säga F-3. Resultatet visar att det finns en del brister i undervisningen inom detta ämnesområde såsom elevernas lärande och genomförandet i de laborativa inslagen i undervisningen. Det blir ett problem för lärare att tolka styrdokumenten såsom det kanske är tänkt men även att begrepp inom ämnet är viktiga att ha i åtanke och att använda dessa på rätt sätt i elevernas undervisning för optimalt lärande. En aspekt är lärarnas självförtroende och kunskapsinsikt. Detta är relevant att veta då det är lärarna som ska kunna undervisa eleverna inom fysikämnet, som är kopplat till vår frågeställning. Vi har valt att ha lite bredare perspektiv för att sen kunna smalna av det i examensarbete 2 eftersom vi vill ha en grund att stå på inför detta. Vårt förslag på vidare forskning blir att studera de lägre årskurserna och då specifikt inom naturvetenskap och fysik och hur lärarna arbetar med detta laborativt.

Enligt 2011 års läroplan för gymnasieskolan ingår det i fysikämnet att eleverna ska kunna delta i samhällsdebatten och diskutera etiska frågor från ett naturvetenskapligt perspektiv. Hållbar utveckling kan bidra till förståelse för fysikens betydelse i samhället, där energibegreppet, energiresurser och energianvändning för ett hållbart samhälle ingår i kursen Fysik 1. Hur detta manifesteras kan analyseras i termer av scientific literacy, emfaser, SSI/SNI, etc. Studien jämför fyra läroböcker i fysik med en kvantitativ, men tolkande, textanalys baserad på en metod med tolkningsschema som utarbetats av Engström för att undersöka hur hållbara energisystem behandlas i undervisning och läroböcker för Fysik A enligt 1994 års läroplan för de frivilliga skolformerna. En jämförelse görs även mellan läroböcker för Fysik 1 och Naturkunskap 1b avseende energiområdet för att undersöka skillnader i tyngdpunkt mellan olika visioner av scientific literacy för de båda ämnena. Vidare görs en kvalitativ textanalys mellan olika utgåvor av samma läroboksserie om i vad mån olikheterna förklaras av skillnader mellan 2011 och 1994 års läroplaner. Slutligen ingår en kvalitativ textanalys av hur begrepp relaterade till termodynamikens andra huvudsats behandlas i läroböckerna och i vad mån detta överensstämmer med övriga skillnader. Innehållsanalysen indikerar att skillnaden mellan fysikläroböckerna vad gäller visioner av scientific literacy är förhållandevis liten, men större vad gäller inslagen av teknikrelaterat innehåll. Däremot är skillnaden tydlig mellan ämnena, där läroböckerna i fysik kännetecknas av dominans för vision I, där naturvetenskapen i sig och dess metoder dominerar, medan läroböckerna i naturkunskap har ett klart större inslag av vision II, som har större inslag av att sätta naturvetenskaperna i en samhällelig och politisk kontext. Skillnaderna i hur fysikläroböckerna behandlar termodynamikens 2:a huvudsats är i överensstämmelse med den kvantitativa textanalysen. I vad mån debatten om olika visioner för scientific literacy i Sverige hanteras genom att ha parallella ämnen med överlappande innehåll diskuteras. Likaså huruvida det finns en tendens att läroplanens skrivningar konserverar valet av vilka SNI-frågor som tas upp i undervisningen. Detta riskerar i så fall att strida mot principen att dessa skall vara aktuella och av intresse för eleverna. / According to the Swedish curriculum for the senior secondary school from 2011, it is part of the physics subject that students should be able to participate in debates about social issues and to discuss ethical issues from a scientific perspective. Sustainable development can contribute to an understanding of the importance of physics in the society, with the energy concept, energy resources and energy usage for a sustainable society included in the course Physics 1. How this is manifested can be analyzed in terms of scientific literacy, emphases, socio-scientific issues, etc. The study compares four textbooks for Physics 1 using a quantitative, but interpreting, text analysis based on a method and coding scheme developed by Engström for investigating how sustainable energy systems is dealt with in education and textbooks for Physics A according to the Swedish curriculum for the upper secondary school from 1994. A comparison is also made between textbooks for Physics 1 and Science studies 1b concerning the energy area in order to compare differences in emphasis between different visions of scientific literacy for the two subjects. Furthermore a qualitative text analysis is made between different editions of the same textbook series about to what extent the divergence can be explained by the difference in curricula. Finally a qualitative text analysis is included about how concepts related to the second law of thermodynamics is dealt with in the textbooks and to what extent this corresponds with other differences. The content analysis indicates that the difference between the textbooks in physics concerning visions of scientific literacy is comparatively small, but larger when it comes to contents related to technical applications. On the other hand, the difference is obvious between the subjects, with the textbooks in physics being dominated by vision I, which is dominated by science as such and its methods, while the textbooks in science studies have a decidedly larger element of vision II, thus including more attempts to set science in its social and political context. The difference in how the textbooks in Physics describe the second law of thermodynamics is in accordance with the quantitative text analysis. To what extent the debate between different views of scientific literacy in Sweden is handled by having separate subjects with partly overlapping contents is discussed. Likewise whether there is a tendency that the formulation in the curriculum conserves the choice of which socio-scientific issue is brought up in the teaching. This would, however, be in conflict with the principle that these should be current and of interest to the students.