Lizettes modell fördjupar kunskaperna i kemi

Ali Kamal Eddin, ­Lizette Widing, Ines Mesic, Emelie Bedros, i årskurs två på naturvetenskapliga programmet, diskuterar olika ämnens löslighet i vatten. Foto Anna-Lena Lundqvist.

Med en stark drivkraft att få eleverna att förstå kemin på djupet ville Lizette Widing testa en alternativ undervisningsmetod. Till hösten publiceras hennes licentiatavhandling om modellbaserat lärande – som helt enkelt gör kunskapen synlig.

Lizette Widing, gymnasielärare i kemi och biologi. Går sista året på forskarutbildningen på FontD. Håller på att färdigställa sin licentiatavhandling samt två artiklar om modellbaserat lärande (MBT) i kemi.

Vi ska snart komma in i Lizette Widings klassrum och se hur det går till i praktiken. Hur begrepp som elektronegativitet och intramolekylära bindningar blir synliga framför våra ögon. 

– I kemin pratar vi ju hela tiden om sådant vi inte kan se, men vi skapar ändå egna bilder, säger Lizette Widing, lärare i kemi, biologi och mikrobiologi vid Kattegattgymnasiet i Halmstad.

Under sina 20 år som lärare har hon funderat på hur det går att skapa förståelse för ett för många elever svårt ämne, om det går att vända och vrida på problemen och om det går att se innehållet utifrån olika synvinklar.

– Det är ju när man förstår som ämnet blir riktigt roligt. Jag kommer själv ihåg aha-upplevelsen på universitetet när jag förstod hur mycket kemin och biologin hängde ihop. Det är den upplevelsen som jag vill att mina elever ska få.

"Vissa elever köpte modellen, men inte andra"

Idén att börja forska om kemiundervisning fick Lizette Widing när hon var ”forskningsobjekt” åt en kollega som gick en forskarskola för yrkesverksamma lärare, FontD (Nationella forskarskolan i naturvetenskapernas och teknikens didaktik). Då handlade projektet om ”coteaching” där en lärare, Lizette Widing, och två äldre elever från årskurs 3 planerade och genomförde kemilektioner i årskurs 1 på gymnasiet.

– Eleverna kom med många förslag på hur vi kunde lägga upp undervisningen, bland annat med rollspel för att illustrera området kemisk bindning. De tog också fram en förklaringsmodell med bilder som blev jättebra. 

Lizette Widing använde sedan elevernas förklaringsmodell i sin under­visning för att den fungerade så bra och gjorde området mer begripligt. Men det var ändå något som skavde. 

– Vissa elever köpte modellen, men inte andra. Då började jag fundera på hur det skulle fungera om jag lät eleverna göra sina egna modeller.

"Gynnar alla elever"

Hon visste att det fanns ett arbetssätt som kallades Modelling-based teaching (MBT), men hon hade inte fördjupat sig inom området förrän hon började på samma forskarskola som sin kollega. Som en del av studien ville hon studera naturvetenskaplig språkutveckling hos elever med svenska som andraspråk. Kunde de lära sig nya kemiska begrepp bättre genom att ta fram egna förklaringsmodeller och visualisera kunskapen på något sätt? Studien har ännu inte publicerats, men Lizette Widing fann en tydlig utveckling hos eleverna som inte hade svenska som förstaspråk. 

– Sedan ser jag ju att det är ett arbetssätt som gynnar alla elever, även de duktiga fördjupar sin förståelse genom att de är med och stöttar i lärprocessen. Jag tror på vikten av att visualisera och synliggöra både uppfattningar och missuppfattningar, säger Lizette Widing.

Nu ska hon visa vad hon menar. En tvåa på det naturvetenskapliga programmet har en lektion som handlar om kemisk bindning. 

– Jag valde att lägga lite extra tid på viktiga begrepp inom kemisk bindning eftersom förståelsen av dem är en viktig grund för att sedan förstå organisk kemi, biomolekyler och analytisk kemi. 

Ines Mesic och Emelie Bedros tittar på kopparsulfat i fast form, innan de löser upp det i vatten.

Eleverna har arbetat med området under ett par veckor och det är dags för redovisning. Lizette Widing har med sig en vagn hon packat med saxar, lim, tejp och färgat papper. 

– I dag är det sista passet för att göra klart modellerna för de intermolekylära krafterna, säger hon. 

"Upptäcker missuppfattningar"

På tavlan har hon skrivit upp begreppen de ska kunna: elektronegativitet, dipol, kovalent bindning, dispersionskraft med mera. Eleverna har först fått fundera själva på hur de vill visualisera begreppen innan de gått ihop i grupper och enats om en gemensam förklaringsmodell. I Lizette Widings parallellklass gjorde några elever till exempel en berättelse där atomerna representerade hus och elektronerna var katter som gick mellan husen. 

I den här klassen har båda grupperna bestämt sig för ett mellanting ­mellan rollspel och föreläsning. Eleverna turas om att föreläsa medan de andra i gruppen visar med sina kroppar, gester och illustrationer vad som händer mellan atomerna och molekylerna. Två elever som krokar arm demonstrerar bindningen mellan molekyler. Atomer med tillfälliga plus- och minusladdningar visualiseras med hjälp av bollar (elektroner) som skickas mellan händer (atomer). På så sätt illustrerar eleverna hur attraktion, det vill säga kovalent bindning, uppstår mellan atomer i en molekyl.

Sedan är det diskussionerna, både under och efter aktiviteten, som är själva styrkan i arbetssättet.

– Det är här vi upptäcker missuppfattningar och kan se om vi inte nått ända fram. Diskussionen hjälper både mig och eleverna att se luckorna och öppnar för fler förklaringar. Detta är ömsesidigt, för om jag inte förstår deras modell, får de förtydliga så jag förstår hur de tänkt.

Gabriella Rytterhorn och Emelie Bedros visar hur kopparsulfat (ett lättlösligt salt) löser sig i vatten. Eftersom vatten är en ­polär molekyl attraherar vattenmolekylerna jonerna i saltet som därmed löser sig.

Ibland får hon frågan om det inte blir lite för mycket förenklingar när eleverna ska skapa sina egna modeller. Att de inte får med sig komplexiteten inom området. Men Lizette Widing hävdar att det är precis tvärtom. När eleverna skapar sina egna bilder av ett begrepp får de med sig en djupare förståelse i nästa steg. Och det är precis vad en av eleverna, Karin Erlandsson, säger:

– Om vi först förstår vad som händer genom att se det, förstår vi reglerna när vi börjar räkna mer teoretiskt sedan.

Tacksam för möjligheten att forska

I sin forskning har Lizette Widing också funnit att metoden fungerar allra bäst när det handlar om ett helt nytt område där alla är nybörjare. 

– Det var tydligt att eleverna vågade ställa fler frågor när det var nya begrepp som introducerades. Om några kan mer än andra är det lätt att stänga dörrar och inte våga fråga mer.

Genom forskningen har Lizette Widing utvecklats som kemilärare och hon har redan varit på några konferenser och föreläst om sin studie för att inspirera andra. 

– Jag är tacksam för att jag fått möjlighet att forska och därmed också möjlighet till reflektion och utveckling i yrket. Jag tror att skolor som satsar på fortbildning och forskande lärare har mycket att vinna genom att det blir lättare att integrera forskning och forskningsresultat i verksamheten för att utveckla undervisningen, säger hon. 

Fem tips till dig som vill komma igång

  1. Tänk igenom vad du vill att eleverna ska få ut. Vilka begrepp behöver de få en ökad förståelse för? Är du inte säker på vad du vill är det svårt att ställa frågor som får eleverna att reflektera över sina förklaringsmodeller.
  2. Var tydlig med att avsnittet inte kommer att bedömas eller betygsättas. Här handlar det om en inlärningsprocess för att förstå och lära sig använda begreppen i ett sammanhang. Eleverna måste känna att de vågar ställa frågor! Bedömningen av kunskaperna kan ske vid ett annat tillfälle.
  3. Välj begrepp som är nya för alla. Då blir det lättare för eleverna att våga ställa frågor och diskutera. Lämpliga områden är sådana som innehåller nyckelbegrepp som lägger grunden för kemisk förståelse och som är viktiga för fortsatt förståelse av till exempel organisk kemi eller analytisk kemi.
  4. Innan du börjar med modellbaserat lärande är det viktigt att diskutera varför visualiseringar (modeller) är vanliga inom natur-vetenskap, varför de används och att modeller kan uttryckas på olika sätt. Var tydlig med att de är förenklingar av fenomen och processer.
  5. Var inte rädd för att elevernas förklaringsmodeller verkar för ”enkla”. Använd dem i stället för att förstå deras uppfattningar och få dem att utveckla, fördjupa och förtydliga sina modeller. Det är diskussionerna kring modellerna som bidrar till den största kunskapsutvecklingen eftersom eleverna får möjlighet att prata kemi!

Fotnot: Lizette Widing har i sin definition av Modelling-based teaching främst inspirerats av forskaren Steven G Gilberts. Modellen förklaras i fyra steg – create, express, test, evaluate. Det handlar alltså om att skapa en modell, beskriva den, testa och utvärdera den.

 

LÄS ÄVEN

Forskare: Lärare måste bli bättre på att visualisera kemin

Stabila ämneskunskaper stärker elevernas argumentation

Så blir samtal mellan NO-lärare utvecklande

Prisad professor avdramatiserar kemin