Att utveckla elevers engagemang för NT‑undervisning

Projektets bakgrund

I detta projekt fokuserar vi på hur undervisningen i naturvetenskap och teknik (NT) kan utvecklas för att stärka elevernas upplevelse av att känna sig hemma inom naturvetenskap och teknik och att de skulle kunna tänka sig en karriär inom dessa områden. Mer specifikt fokuserar detta projekt på hur studiebesök kan bidra till detta.

Förankring i praktiken

Bakgrunden till projektansökan är att teamet för naturvetenskaps- och teknikprogrammet vid Timrå gymnasium för drygt ett år sedan tog kontakt med ULF-gruppen på MIUN. Kontakt förmedlades till IMD och en forskningscirkel på temat ”Elevers naturvetenskapliga/tekniska identiteter” startades. Under forskningscirkeln har vi särskilt intresserat oss för elevers naturvetenskapliga och tekniska kapital i form av kunskaper, attityder, erfarenheter och personliga kontakter. Forskningscirkeln avslutades i mars 2023.

I forskningscirkeln har begreppet Science Capital (Archer, Dawson, DeWitt, Seakins & Wong, 2015) varit viktigt för att utveckla gruppens gemensamma förståelse för elevers NT-identiteter. Begreppet Science Capital har utvecklats i Storbritannien, bland annat som en del av Enterprising Science projekt år 2013 - 2018 (University of London, 2023) och innebär kortfattat en individs vetenskapligt (eng. science) relaterade former av socialt och kulturellt kapital (DeWitt, Archer & Mau, 2016). Ett förslag till en svensk översättning är vetenskapligt kapital med fokus på naturvetenskap och teknik (IVA, 2023), vilket används här och förkortas till vetenskapligt kapital. Vetenskapligt kapital delas in i åtta dimensioner (Godec, King & Archer, 2017, sid 8). Fyra av dimensionerna berör erfarenheter som elever erhåller på fritiden och i verksamheter utanför skolan, exempelvis i samtal med sin familj eller vid mediekonsumtion. De fyra andra dimensionerna ser vi som möjliga att påverka i skolans arbete och därför intressanta i det planerade projektet. Dessa dimensioner är:

• Scientific literacy – elevers kunskap förståelse av naturvetenskap och hur naturvetenskap utövas. Inkluderar också elevers självförtroende när det gäller naturvetenskap.
• Science-related attitudes, values and dispositions – i vilken utsträckning elever ser naturvetenskap som relevant för sitt vardagsliv.
• Knowledge about the transferability of science – förstå nyttan och den breda tillämpningen av vetenskaplig skicklighet, kunskap och kvalifikationer.
• Knowing people in science-related roles - de människor som en student känner, så som släkt, vänner, kamrater och personer i närsamhället, och vilka har roller relaterade till naturvetenskap.

Under tiden för forskningscirkeln har intresset väckts för att genom studiebesök utveckla undervisning som kan öka elevernas vetenskapliga kapital. Studiebesök har stor potential att bidra till detta. Förutom att eleverna vid ett besök kan träffa personer de kan identifiera sig med så kan besöket bidra med ny förståelse av naturvetenskap och teknik, det kan ge exempel på NT-användning som är relevant för elevers vardag och det kan bredda elevernas erfarenheter av var NT-kunskap används.

Teoretisk bakgrund

Hur aspekter av vetenskapligt kapital påverkas vid studiebesök finns det än så länge begränsad kunskap om. Begreppet vetenskapligt kapital har utvecklats under senare tid och har av det skälet inte ännu varit föremål för så många studier av undervisning i sammanhang utanför klassrum. Forskningen om NT-undervisning och vetenskapligt kapital är också geografiskt huvudsakligen begränsad till Storbritannien. Med andra ord saknas kunskap om begreppets relevans och applicerbarhet i en svensk kontext (jfr IVA, 2023).

Mycket pekar på att en viktig pusselbit för att få fler studenter att intressera sig för naturvetenskap och teknik är att förstärka känslan av att se sig själv som någon som sysslar med och är intresserad av dessa ämnen (Aschbacher, Ing, & Tsai, 2014; Carlone, 2007). Intresse för naturvetenskap och teknik är med andra ord också en fråga om identitet. Undervisningen eleven möter är betydelsefull, i elevgrupper som redan har intresse för NT-utbildning kan negativa händelser i undervisning göra att elevens uppfattning om sin kompetens försvagas och intresset minskar (Krogh & Andersen, 2012). Tidigare forskning visar också att känslan av att se sig själv som någon som sysslar med och är intresserad av dessa ämnen är ojämnt fördelad i samhället. Den är svagare för till exempel flickor, etniska minoriteter och socio-ekonomiskt svaga grupper (Carlone, 2007; Aschbacher m.fl., 2014; IVA, 2023). Stereotypa föreställningar om egenskaper hos en naturvetare eller tekniker kan göra att man inte identifierar sig med den bilden och därför inte heller ser någon möjlighet att vara en del av det sammanhanget (Stewart m.fl., 2023). En positiv erfarenhet kan åstadkommas om underrepresenterade grupper får möta någon som de kan identifiera sig med (Stewart m.fl., 2023). Möten med personer man kan identifiera sig med kan åstadkommas inom skolans väggar men skulle också kunna ske utanför dessa, exempelvis under ett studiebesök.

Andra forskningsresultat om studiebesök har relevans för den planerade studien, exempelvis har mellanmänskliga interaktioner visat sig värdefulla för att elever ska uppleva studiebesöket som givande. Elever som fått i uppgift att intervjua någon på den besökta arbetsplatsen blev mer intresserade av naturvetenskap än elever som enbart fick en rundvandring (Mills & Katzman, 2015). En annan studie visade att elevernas upplevelse av hur lärorikt besöket var varierade beroende på vilken person som visade runt (Larsen, Walsh, Almond & Myers, 2017). Vem de besökande får möta och i vilken grad man interagerar med varandra kan alltså ha påverkan på upplevelsen av besöket. Ytterligare effekter av att möta yrkesverksamma kan vara att elevers intresse ökar då de upptäcker hur ämneskunskaper de fått i skolans undervisning tillämpas i verkliga miljöer eller vad en karriär inom naturvetenskap kan innebära (Loukomies, 2013). Tidigare forskning pekar alltså på att studiebesök kan bidra till att elever upplever NT-undervisning som mer relevant, men studier med hänsyn till vetenskapligt kapital saknas i Sverige.

Projektets syfte och mål

Syftet med detta projekt är att undersöka elevers erfarenheter från studiebesök som planerats utifrån tidigare forskning om studiebesök i NT-undervisning och de fyra dimensionerna av vetenskapligt kapital i Godec m.fl. (2017) modell ovan. De specifika forskningsfrågorna är:

• Hur kan mötet mellan elever, medarbetare och verksamhet beskrivas i relation till de fyra dimensionerna av vetenskapligt kapital?
• Vilka förändringar uttrycker eleverna kring sina upplevelser av studiebesöken i relation till de fyra dimensionerna av vetenskapligt kapital?

Kunskapsbidraget kan då omfatta om utformningen bidrar till att elever uttrycker att besöket påverkat deras förståelse av naturvetenskap och teknik och hur NT utövas. Kunskap kan också erhållas om elever fått en ökad förståelse för NT:s relevans för deras vardagsliv, hur NT tillämpas eller om de lärt känna personer som har arbeten med NT-innehåll.

Projektets upplägg och övergripande metod

Projektet är tänkt att genomföras som ett aktionsforskningsprojekt i tre cykler. Aktionsforskning innefattar både ” att förbättra och att involvera” (Rönnerman, Edwards-Groves & Grootenboer, 2018, sid 67). Involveringen i aktionsforskning handlar om att arbeta på ett demokratiskt sätt för att låta alla medverkande vara aktiva och bidra med sin kunskap och sina erfarenheter (Rönnerman m.fl., 2018). I projektet kommer lärarnas arbete, det vill säga undervisningen, att vara i fokus och alla medverkande i projektet kommer gemensamt att utforma undervisningen kring de lärtillfällen som valts ut. Projektledaren och teamet kommer att träffas två till tre gånger per studiebesök, en till två gånger före besöket för att utveckla designen och en gång efter besöket för att analysera data som samlats in vid besöket. Förbättringen i vårt fall handlar om att utveckla lärtillfällen utanför skolan, vilka genomförs i naturvetenskapliga och tekniska kurser på gymnasiet. Lärtillfällena kommer i vårt fall att vara studiebesök.

Det första studiebesöket är ett kortare besök hos JN Solar i skolans närhet, det andra är ett besök på Volvo i Umeå och det tredje är ett besök med övernattning på Northvolt i Skellefteå. Det finns en önskan om att välja besök som tar olika lång tid, detta för att spegla den variation av studiebesök som används i skolan på ett bra sätt. Utformningen av studiebesöken kommer att göras utifrån aspekter som beskrivits i lärarhandledningen The Science Capital Teaching Approach (Godec m.fl., 2017).

Datainsamling kommer att göras på tre sätt: (1) Observationsprotokoll som skrivs under studiebesöken av projektgruppens lärare och forskare. Protokollen kommer att utgå från dimensioner av vetenskapligt kapital och innehålla frågor om vad som observeras vid studiebesöken då elever möter verksamheten och medarbetarna. (2) Elevers skriftliga reflektioner före och efter studiebesöken kring företagens verksamheter och deras medarbetare. Reflektionerna planeras att användas för att förbereda och följa upp studiebesöken men kommer också att fungera som data i forskningsprojektet. (3) En kort elevenkät som distribueras direkt i anslutning till studiebesöken, där eleverna får skatta i vilken utsträckning studiebesöket bidragit till en förändring av deras upplevelse av det egna vetenskapliga kapitalet utifrån de fyra utvalda dimensionerna. Enkäten kommer att utformas som en modifiering av en enkät som använts av vid undersökningar av vetenskapligt kapital av Archer m.fl. (2015). Modifieringen innebär att enbart frågor om de fyra utvalda dimensionerna används och att frågorna omformuleras för att undersöka om eleverna upplever någon förändring. Metoden att samla in data i direkt anslutning såväl som en tid efter en aktivitet kan bidra med kunskap om i vilken utsträckning upplevelsen är bestående på längre sikt. Bearbetning av data kommer att göras genom en tematisk analys, där vi letar efter förändringar i relation till de fyra dimensionerna av vetenskapligt kapital.

Tidsplan

• Cykel 1: Planering, genomförande och uppföljning Studiebesök 1: augusti–oktober 2023
• Cykel 2: Planering, genomförande och uppföljning Studiebesök 2: november 2023-januari 2024
• Cykel 3: Planering, genomförande och uppföljning Studiebesök 3: februari–april 2024
• Skriva en professionsvetenskaplig och en vetenskaplig artikel: maj–oktober 2024

Om möjlighet till förlängning av projektet erbjuds kommer vi att ansöka om detta för att utveckla arbetet med att ta emot elever i årskurs ett på gymnasiet. Utvecklingen kommer även då att utgå från dimensionerna av vetenskapligt kapital som beskrivits ovan.

Publicering och spridning

Publiceringen av projektets resultat kommer att göras i en vetenskaplig såväl som i en professionsvetenskaplig artikel. Den vetenskapliga artikeln kommer att skickas till en NT-didaktisk tidskrift och den professionsvetenskapliga artikeln kommer att publiceras i Mittuniversitetets tidskrift Utbildningsvetenskapliga studier.

Resultaten från FoU-projektet kommer också att presenteras för personalen på Timrå gymnasieskola vid en arbetsplatsträff. Regional spridning kommer att kunna fås genom deltagande i aktiviteter ordnade av det regionala utvecklingsnätverket RUN, i vilket både lärosätet och regionens skolhuvudmän medverkar.

Resultaten kommer också att presenteras vid nationella konferenser. Alla medverkande i projektet kommer att delta på konferensen Forum för forskningsbaserad NT-undervisning (FobasNT) 18–19 oktober 2023. Där kommer erfarenheter från forskningscirkeln och planeringen av FoU-projektet att presenteras, vilket kommer att kunna ge oss ytterligare reflektioner och tankar om planeringen. I november 2024 presenteras resultaten vid en konferens som hålls av Svensk förening för forskning i naturvetenskapernas didaktik (FND). Vid den konferensen deltar både forskare och lärare.

Referenser

Archer, L., Dawson, E., DeWitt, J., Seakins, A., & Wong, B. (2015). “Science capital”: A conceptual, methodological, and empirical argument for extending bourdieusian notions of capital beyond the arts. Journal of Research in Science Teaching, 52(7), 922–948. doi: 10.1002/tea.21227

Aschbacher, P. R., Ing, M., & Tsai, S. M. (2014). Is Science Me? Exploring Middle School Students’ STE-M Career Aspirations. Journal of Science Education and Technology, 23(6), 735–743. doi: 10.1007/s10956-014-9504-x

Carlone, H. B., & Johnson, A. (2007). Understanding the science experiences of successful women of color: Science identity as an analytic lens. Journal of research in science teaching, 44(8), 1187–1218. doi: 10.1002/tea.20237

DeWitt, J., Archer L. & Mau, A. (2016). Dimensions of science capital: exploring its potential for understanding students’ science participation. International Journal of Science Education, 38:16, 2431-2449. doi: 10.1080/09500693.2016.1248520

Godec, S., King, H. & Archer, L. (2017). The Science Capital Teaching Approach: engaging students with science, promoting social justice. University College London.

Krogh, L. B., & Andersen, H. M. (2013). “Actually, I May be Clever Enough to do it”. Using Identity as a Lens to Investigate Students’ Trajectories Towards Science and University. Research in Science Education, 43(2), 711–731. doi: 10.1007/s11165-012-9285-2

Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien (IVA). 2023. Vetenskapligt kapital med fokus på teknik och naturvetenskap. https://www.iva.se/globalassets/bilder/projekt/framtidens-kunskapssamhalle/202302-iva-vetenskapligtkapital-rapport.pdf

Larsen, C., Walsh, C., Almond, N., & Myers, C. (2017). The “real value” of field trips in the early weeks of higher education: the student perspective. Educational Studies, 43(1), 110-121. doi: 10.1080/03055698.2016.1245604

Loukomies, A. (2013). Enhancing students’ motivation towards school science with an inquiry - based site visit teaching sequence: A design - based research approach (Doctoral dissertation). University of Helsinki.

Mills, L. A., & Katzman, W. (2015). Examining the Effects of Field Trips on Science Identity. International Association for Development of the Information Society.

Rönnerman, K., Edwards-Groves, C., & Grootenboer, P. (2018). Att leda från mitten: lärare som driver professionell utveckling. Lärarförlaget.

Stewart, C. O., Campbell, J. T., Chase, T., Darbeheshti, M., Goodman, K., Hashemikamangar, S., ... & Simon, G. E. (2023). Communicating Identity in the Urban STEM Collaboratory: Toward a Communication Theory of Identity. International Journal of Science Education, Part B, 1-17. doi: 10.1080/21548455.2023.2179380

University of London. (2023, 23 mars). Enterprising Science. https://www.ucl.ac.uk/ioe/departments-and-centres/departments/education-practice-and-society/stem-participation-social-justice-research/enterprising-science

Finansiering

Projektet är finansierat genom ULF-medel (Utveckling, Lärande, Forskning).