Denna studie syftade till att vinna kunskap om hur elever i årskurs ett kan utveckla förståelse för några av naturvetenskapens karaktärsdrag. För att undersöka detta planerade, genomförde och analyserade jag en temadag innehållandes tre lektioner med en klass elever i årskurs ett. Varia­tionsteorin och det pragmatiska perspektivet enligt Dewey användes som teoretiskt ram­verk i studien. Eleverna fick ta del av utvalda karaktärsdrag för naturvetenskap genom explicit och reflektiv undervisning. Berättelsen om Galilei bildade en röd tråd genom temadagen och ska­pade en kontext som karaktärsdragen kunde relateras till. För att synliggöra elevernas be­skriv­ning av naturvetenskapens karaktär innan och efter undervisningen genomfördes ett förtest och ett eftertest. Resultatet visar att eleverna hade fått syn på nästintill samtliga karaktärsdrag för naturvetenskap som undervisats explicit. Naturvetenskapliga arbetsprocesser som erfarits ge­nom lektionsinnehållet hade de svårt att koppla ihop med naturvetenskapens karaktär. Om­råden som frambringade flest egna reflektioner hos eleverna var mänskliga aspekter av natur­vetenskap samt naturvetenskapens begränsningar. Sammanfattningsvis visar denna stu­die att elever i årskurs ett kan utveckla förståelse för åldersadekvata karaktärsdrag för natur­ve­tenskap och att en explicit och reflektiv undervisning gynnar förståelsen.

I avhandlingen studeras elevers grundantaganden om världen, samt de grundantaganden som eleverna förknippar med fysiken. Det är utifrån de grundantaganden vi gör om hur världen är beskaffad som vi försöker tolka och förstå nya fenomen och företeelser vi möter, t.ex. i den naturvetenskapliga undervisningen. I avhandlingen ligger intresset primärt på grundantaganden som vanligtvis tas för givna i naturvetenskapen samt sådana som är av intresse för relationen mellan naturvetenskap och religion. För de empiriska studierna har ett specifikt område, nämligen universums uppkomst och utveckling samt existentiella frågor relaterade till detta, valts som ram för elevernas resonemang. Avhandlingen bygger på två studier. I den första studeras elevers skriftliga svar och uttalanden under intervjuer och i den andra studeras elevers gruppdiskussioner. Eleverna som deltar i de båda studierna går alla det tredje året på gymnasiet och läser kursen Fysik B. Resultaten visar att det finns elever som beskriver sin egen och fysikens syn på olika sätt. Detta gäller såväl frågor om universums uppkomst och utveckling som frågor om t.ex. relationen mellan naturvetenskap och religion. Resultaten visar vidare att de grundantaganden som vanligtvis underförstås i fysiken inte med självklarhet associeras med fysiken av eleverna. Detta kan göra det svårt för dem att förstå resonemang och modeller i fysiken. Resultaten visar vidare att det är vanligt att elever associerar scientistiska synsätt med fysiken. Scientism innebär att man menar att ingenting utom det som är åtkomligt för naturvetenskapen existerar. Detta uteslutet möjligheten att andra möjliga dimensioner av verkligheten än den materiella existerar. Att förknippa fysiken med antaganden som inte av nödvändighet måste förknippas med fysiken (t.ex. scientistiska synsätt) kan göra att elever, som inte själva delar dessa antaganden, får svårare att identifiera sig med fysiken och kanske t.o.m. väljer bort studier i fysik när möjlighet ges. / Students’ presuppositions about the world are studied, together with the presuppositions the students associate with physics. It is from the starting point of our presuppositions about what the world is like that we try to interpret and understand new phenomena that we meet, for example in science class. The thesis primarily focus on presuppositions usually taken for granted in science, and presuppositions that are of interest for the relationship between science and religion. A specific content area was chosen for the students reasoning in the empirical studies: the origin and development of the universe and existential questions related to that. The thesis builds upon two studies. In the first one students’ written answers and statements during interviews have been studied, and in the second one students’ groupdiscussions were studied. Students in both studies are in their last year of upper secondary school, and all of them study the course Physics B. The results show that there are students that describe their own view and the view of physics in different ways. This is valid both for questions about the origin and development of the universe, and for questions for example about the relationship between science and religion. The results also show that presuppositions that are usually taken for granted in physics, not necessarily are easily associated with physics by the students. This can make it hard for them to understand reasoning and models in physics. In addition to this the results also show that the students associate scientistic views with physics. Scientism states that nothing more than things that are in the realm of science exists. This exclude the possiblity that other dimensions than the material one exist. Associating physics with presuppositions that are not necessary for physics (for example scientistic views) can have consequences for students not sharing those views, i.e. they will have a harder time identifing themselves with physics. Perhaps they will choose not to study physics when given a choice.

Genom denna studie ville vi få en bild över hur lärobokspaketet Boken om NO 1–3 (Persson, 2013a; 2013b; 2014a; 2014b) framställer naturvetenskapens karaktär utifrån sju olika aspekter. Studien syftar även till att undersöka om aspekterna framställs explicit eller implicit i lärobokspaketet. För att genomföra studien utfördes en kvalitativ innehållsanalys där fem kapitel ur lärobokspaketet slumpmässigt valdes ut och analyserades. Studien tar teoretisk ansats i Norman G. Ledermans (Lederman et al., 2002) sju aspekter som syftar till att definiera naturvetenskapens karaktär inom en utbildningskontext. Hur eleverna tar till sig innehållet av naturvetenskapens karaktär grundas i om aspekterna ligger underförstådda i ämnesinnehållet eller om eleverna utför uppgifter som tillåter ett explicit reflekterande över aspekterna. Resultatet av vår studie visar att samtliga av Ledermans (Lederman et al., 2002) sju aspekter synliggörs i lärobokspaketet och att författaren lägger störst vikt vid tre av dem. Samtliga av de identifierade aspekterna förekom implicit, men där endast två av aspekterna hade explicita inslag. Studiens slutsats visar att de aspekterna som var vanligt förekommande överensstämmer med de mål som kursplanerna för både låg- och mellanstadiet återger för naturvetenskapens karaktär. Att aspekternas till huvudsaklig del har en implicit prägling förutsätter att eleverna på ett undermedvetet sätt inhämtar kunskaper om naturvetenskapen som verksamhet. Författaren av lärobokspaketet ger även eleverna vid ett par tillfällen möjlighet att på ett explicit och reflekterande plan förstå den naturvetenskapliga verksamheten.

Laboratory work is considered important for student achievements in science education. This thesis will contribute with increased knowledge about lab work in science education in Swedish secondary school. The main purposes are to describe secondary school science teachers’ objectives for lab work and to describe how these objectives are implemented during laboratory exercises. The thesis shows and discusses, from a teacher perspective, the complexity involved in lab work.The thesis is comprised of four papers based on empirical analysis of teacher interviews, laboratory manuals and laboratory exercises. Two interview studies identified which objectives the teachers consider important and compared these to international studies. Two case studies identified how the teachers’ objectives are put forward during lab work and what factors are important for the implementation of objectives.The results from the interview studies show that Swedish secondary school science teachers express general objectives including the development of students’ understanding of concepts and phenomena, of their interest in science and ability to think and reflect upon labwork. This is to a large extent in accordance with objectives identified in international studies. However, when the teachers describe specific laboratory exercises they emphasize the activity and the laboratory skills. Some of the teachers describe lab work that includes scientific inquiry but not specifically, knowledge about the nature of science. Scientific inquiry was mostly used to develop interest in science and not to develop knowledge about how to systematically investigate phenomena in nature. The teachers express their objectives differently in different contexts. The laboratory manuals mostly put forward objectives to help students identify objects and phenomena and to learn facts, which is not always in accordance with the teachers objectives. Results from the case studies show that the teachers’ objectives do not always correspond to the students’ views of important things to learn. It is not obvious that lab work in itself make students understand a certain scientific content, they need help to “see what is intended to be seen”. Interactions between the teacher and the students are important to help students perceive the teacher’s objectives. Many interactions have a starting point in the laboratory manuals, and if the objectives in the manual correspond to the teacher’s objectives it makes it easier for both the students and the teacher to reach the intentions for the laboratory exercise. Implications for science teaching are discussed. / Att laborationer har en naturlig och central plats i naturvetenskaplig undervisning håller de flesta med om men hur stor vikt svenska grundskollärare lägger på det laborativa arbetet och dess betydelse för elevers lärande i naturvetenskap är inte klarlagt. Denna avhandling ska ge ytterligare kunskap om det laborativa arbetet i svensk grundskola. Avhandlingen har två huvudsyften. Det ena är att ge en beskrivning av de mål för laborativt arbete som lärare i den svenska grundskolans senare år anser viktiga. Det andra är att beskriva hur laborationer som genomförs i skolpraktiken förverkligar de uppsatta målen. Avhandlingen uppmärksammar och diskuterar det laborativa arbetets komplexitet utifrån ett lärarperspektiv.De fyra delstudierna bygger på empiriska undersökningar av intervjuer med lärare, deras laborationsinstruktioner och av det laborativa arbetets genomförande. I två intervjustudier analyseras vilka mål som anses viktiga och hur dessa förhåller sig till internationell forskning om mål med laborationer. I två fallstudier analyseras hur lärarens mål framträder under det laborativa arbetet och vilka faktorer som har betydelse för hur målen implementeras.Resultaten från intervjustudierna visar bland annat att lärare i den svenskagrundskolan uttrycker generella mål för laborativt arbete som att eleverna skautveckla sin förståelse av naturvetenskapliga begrepp och fenomen, sitt intresse för naturvetenskap, och sitt reflekterande över laborativt arbete. Detta överensstämmer i stor utsträckning med mål som framträder i internationella undersökningar. När lärarna talar om specifika laborationer betonar de istället själva aktiviteten och de laborativa färdigheterna. Lärarna uttrycker således sina mål olika i olika sammanhang. Lärarna erbjuder laborationer där undersökande arbete förekommer men de utnyttjar inte laborationerna till att skapa förståelse av naturvetenskapens karaktär. Det undersökande arbetet utnyttjas främst för att öka intresset för naturvetenskap och inte för att ge kunskap om metoder för naturvetenskapliga undersökningar. Laborationsinstruktionerna innehåller i stor utsträckning mål för att hjälpa elever att identifiera objekt och att lära sig fakta. Instruktionernas mål stämmer inte alltid överens med lärarnas mål med laborationerna. Resultaten från fallstudierna visar att lärarna ofta har fler mål med laborationerna än de som kommer fram under genomförandet och att lärarnas mål inte alltid överensstämmer med vad eleverna uppfattar som viktigt. Det är inte självklart att det laborativa arbetet i sig medför att eleverna förstår ett visst naturvetenskapligt innehåll, eleverna behöver hjälp att ”se vad som är avsett att se”. Interaktionerna mellan lärare och elever och mellan elever och elever är mycket viktiga för att eleverna ska uppfatta målen. Mycket av interaktionerna tar sin utgångspunkt i laborationsinstruktionen. Om målen i denna överensstämmer med de mål läraren vill eftersträva underlättar det både för läraren och för eleverna. I avhandlingen diskuteras konsekvenser för undervisningen.