Naturvitenskapens egenart

Page 1

EGENART Naturvitenskapens

Naturvitenskapens EGENART

Eli Munkebye og Maren Skjelstad Fredagsvik
UNIVERSITETSFORLAGET

© H. Aschehoug & Co. (W. Nygaard) AS ved Universitetsforlaget 2024

ISBN 978-82-15-06042-2

Materialet i denne publikasjonen er omfattet av åndsverklovens bestemmelser. Uten særskilt avtale med rettighetshaverne er enhver eksemplarfremstilling og tilgjengeliggjøring bare tillatt i den utstrekning det er hjemlet i lov eller tillatt gjennom avtale med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Utnyttelse i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning og kan straffes med bøter eller fengsel.

Arnvid Moholt, AIT Grafisk, har illustrert figurene 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 1.11, 7.1, 8.1, 9.1, 10.1, 10.2 og 10.3

Fotograf ukjent: 2.1

Gonville & Caius College/Science Photo Library: 7.3

Henvendelser om denne utgivelsen kan rettes til:

Universitetsforlaget Postboks 508 Sentrum 0105 Oslo

www.universitetsforlaget.no

Omslag: Ellen Lorenzen

Sats: ottaBOK

Trykk og innbinding: Livonia Print, Latvia

Boken er satt med: Garamond 10,5/14

Papir: 100 g Arctic Matt

Forord ................................................. 9 Kapittel 1 Hva er naturvitenskapens egenart? ........................ 11 Eli Munkebye Mot en definisjon av naturvitenskapens egenart ............. 12 Ulike framstillinger av naturvitenskapens egenart ........... 14 Naturvitenskapens mål og verdier ........................ 18 Naturvitenskapens metoder ............................. 20 Naturvitenskapelige praksiser ........................... 25 Naturvitenskapelig kunnskap ............................ 29 Kapittel 2 Sosiale sider ved naturvitenskapens egenart ................. 33 Eli Munkebye Profesjonell aktivitet ................................... 34 Sosiale og kulturelle verdier ............................. 36 Epistemiske verdier, i form av forskningsetiske retningslinjer ......................................... 40 Kapittel 3 Naturvitenskapens institusjonelle, politiske og økonomiske forhold ................................... 45 Eli Munkebye Sosial organisering og interaksjoner ....................... 46 Finansiering og politisk påvirkning på forskning ............ 51 Oppsummering ....................................... 55
Innhold
6 Innhold Kapittel 4 Hvorfor skal elevene lære om naturvitenskapens egenart? .... 57 Maren Skjelstad Fredagsvik Kunnskap om naturvitenskapens egenart for å utvikle naturfaglig literacy ..................................... 57 Nytteargumentet ...................................... 60 Demokratiargumentet .................................. 60 Andre argumenter for hvorfor vi bør undervise om naturvitenskapens egenart ............................... 64 Kapittel 5 Hva bør elever lære om naturvitenskapens egenart? .......... 68 Maren Skjelstad Fredagsvik Hvilke aspekter ved naturvitenskapens egenart bør elevene lære om? ............................................. 68 Den empiriske naturen til naturvitenskap .................. 70 De menneskelige og kulturelle aspektene ved naturvitenskapens egenart ............................... 76 Naturvitenskapens grenser .............................. 81 Aspektene bør ikke undervises som lister eller enkeltvis ...... 83 Kapittel 6 Hvordan undervise om naturvitenskapens egenart? .......... 85 Maren Skjelstad Fredagsvik Eksplisitt undervisning av naturvitenskapens egenart ........ 86 Eksplisitt undervisning kombinert med mulighet for refleksjon ............................................ 89 Implisitt undervisning av naturvitenskapens egenart ......... 94 Ulike kontekster for effektiv undervisning av naturvitenskapens egenart ............................... 96 Kapittel 7 Hvilke undervisningstilnærminger er egnet til å fremme naturvitenskapens egenart? ............................... 105 Maren Skjelstad Fredagsvik Fremme naturvitenskapens egenart gjennom utforskende arbeidsmåter .......................................... 106
7 Innhold Sosiovitenskapelige problemstillinger og undervisning av naturvitenskapens egenart ............................... 111 Å lære om naturvitenskapens egenart gjennom episoder og eksempler fra vitenskapshistorien ........................ 118 Kapittel 8 Hva er samisk tradisjonell kunnskap? ...................... 133 Eli Munkebye Samisk tradisjonell kunnskap ............................ 134 Kapittel 9 Hva er pseudovitenskap? ................................. 139 Eli Munkebye Å skille mellom naturvitenskap, ikke-vitenskap og pseudovitenskap ....................................... 140 Hvorfor forholder vi oss ikke kritisk? ..................... 145 Pseudovitenskap som samfunnsproblem ................... 146 Hvorfor er det grobunn for pseudovitenskapelige forestillinger? ......................................... 147 Hva tror vi på? ........................................ 148 Hvordan bekjempe pseudovitenskapelig tenkning? .......... 149 Kapittel 10 Kan vi ha tillit til forskning? .............................. 153 Eli Munkebye Medias rolle i spredning av informasjon og ekkokamre ...... 154 Trusler mot vår objektivitet ............................. 156 Kunnskap alene som beslutningsgrunnlag forekommer sjelden ............................................... 158 Motstridende og divergerende forskning .................. 159 Framvekst av kunnskap: Kuhns paradigmeskifte ............ 160 Hvorfor bør elevene lære om paradigmeskifter? ............ 163 Fokus på handlinger og konsekvenser ..................... 164 Litteraturliste ........................................... 166 Stikkord ................................................ 182

Forord

Vi lever i en tid som blant annet kjennetegnes av en rask utvikling av ny naturvitenskapelig kunnskap, rask teknologisk utvikling og tilgang til enorme mengder informasjon via internett og andre medier. Denne informasjonen presenteres ofte som sannheter uten at det opplyses om hvor sikker kunnskap det egentlig er. Det er derfor svært viktig at vi er i stand til å vurdere troverdigheten av slike påstander og informasjon for å kunne ta informerte beslutninger i samfunnsrelaterte spørsmål og i egne liv. Dette fordrer at vi, i tillegg til å inneha tilstrekkelig faglig kunnskap, vet hvordan kunnskap utvikles gjennom naturvitenskapelige metoder og prosesser, og hvilke verdier og normer som ligger til grunn. Med andre ord kunnskap om naturvitenskapens egenart.

Forskning har vist at lærere og lærerstudenter har begrenset kunnskap om naturvitenskapens egenart, noe som påvirker hva som skjer i klasserommene. Med denne boken ønsker vi derfor å presentere naturvitenskapens egenart på en måte som er tilpasset lærere og lærerstudenters kunnskapsbehov. Vi forfattere har måtte gjøre en del valg både når det gjelder bredde og dybde, som vi begrunner ut ifra bokens målgruppe og at vi bare har hatt et visst antall sider å boltre oss på. Vi har, for eksempel i kapittel 10, valgt å kun vektlegge Kuhns syn på hvordan kunnskap vokser fram (Kuhns paradigmeskifte). Det finnes imidlertid andre teorier om kunnskapens framvekst, som f.eks. Lakatos sine forskningsprogram, som ikke tas opp i denne boken. Vi har også valgt å inkludere samisk tradisjonskunnskap som en «annen måte å vite på». Tradisjonskunnskap omtales i læreplanen, og vi tror det er et behov hos lærere å vite hva det faktisk innebærer.

Boken gir kunnskap om naturvitenskapens egenart med særlig vekt på hvordan kunnskap utvikles, og naturvitenskapelige metoder. Vi er nå

inne i en tid preget av usikkerhet i form av pandemi og krig som gir god grobunn for alternative forklaringer som for eksempel konspirasjonsteorier og propaganda. Et av bokens fokus er derfor hva som skiller vitenskap fra ikke-vitenskap og pseudovitenskap, noe som er mer aktuelt enn noen gang før.

Naturvitenskapens egenart inngår som en naturlig del av naturfag, og er å finne igjen i læreplanens kjerneelement Naturfaglige praksiser og tenkemåter. Selv om boken er skrevet med tanke på naturfaget så er bokens innhold aktuelt også for andre fag. En kritisk vurdering av det som barn og voksne møter på i media og ellers i hverdagen baserer seg i stor grad på forståelse av hva naturvitenskap er, hvordan kunnskap utvikles og naturvitenskapens verdier og normer. Et eksempel på dette kan være kildekritikk som norsklærere ofte tar ansvar for, og vurdering av påstander i en samfunnsvitenskapelig sammenheng som er samfunnsfagets domene. Kritisk og vitenskapelig tenkning skal gjennomsyre opplæringen som helhet (Opplæringens verdigrunnlag), noe som forutsetter at elevene har kjennskap til hva vitenskap er, samt normer og verdier å vurdere kritisk i forhold til.

Boken bygger på forskningsbasert kunnskap om naturvitenskapens egenart og hvordan dette kan formidles i utdanningen. Etter å ha lest boken håper vi at lærere i skolen og kommende lærere vil forstå betydningen av å ta små sidesteg i den ordinære undervisningen hvor de eksplisitt knytter det elevene gjør eller observerer opp mot det som forskere gjør. Vi håper at de vil gjøre bruk av utforskende aktivitet, historiske og dagsaktuelle konkretiseringer og reflektere sammen med elevene basert på det de har lært. Samtidig håper vi at de har fått faglig trygghet gjennom egen kunnskap om naturvitenskapens egenart og dens didaktikk.

Trondheim, januar 2024

10 Forord

Kapittel 1

Hva er naturvitenskapens egenart?

Figur 1.1 Lærerstudenters oppfattelse av hva naturvitenskap er (n = 28).

Som tittelen avslører, skal denne boken handle om naturvitenskapens egenart. Ifølge Det Norske Akademis ordbok betyr egenart «det som utgjør den særlige beskaffenhet ved noe, eiendommelighet eller særpreg».

Naturvitenskapens egenart vil derfor være det som særpreger naturvitenskapen, og vi ønsker i denne boken å ta fram de ulike kjennetegnene, og samtidig dykke mer ned i hvorfor og hvordan vi skal formidle dem i naturfagundervisningen i skolen.

Vi spurte en gruppe lærerstudenter om hva de mente naturvitenskap var. Figur 1.1 viser hvilke ord de brukte for å besvare spørsmålet. Det var ord som beskrev naturvitenskap som produkt og prosess (for eksempel naturlover og metoder). Mange hadde et ganske smalt bilde av naturvitenskap og besvarte spørsmålet ved å trekke inn faktainnhold fra naturfagbøkene (for eksempel formel for fart) og se helt bort ifra forskningsprosessen som skaffet fram kunnskapen. Vi så at hvordan, naturen og verden var ord som gikk igjen mange ganger.

Det er hensiktsmessig at vi som forfattere og du som leser av denne boken har samme oppfattelse av hva naturvitenskap er. I dette første kapittelet skal vi derfor se om vi kan samles om en slik felles forståelse.

Mot en definisjon av naturvitenskapens egenart

Da naturvitenskapen er mangfoldig og vanskelig å beskrive, er det ikke så lett å enes om én felles forståelse og én definisjon av hva naturvitenskap er (Sjøberg, 2022). Vi vil likevel foreslå en enkel definisjon av naturvitenskap som grunnlag for våre refleksjoner gjennom denne boken:

Naturvitenskap er en menneskelig bestrebelse rettet mot å utforske den naturlige verden for å produsere gyldig og pålitelig kunnskap (forklaringer og generaliseringer) støttet av evidens og resonnement som i prinsippet er åpen for vurdering av alle. (McComas & Clough, 2020, s. 4)

Naturvitenskapens egenart er da en beskrivelse av hvordan den naturvitenskapelige virksomheten fungerer. Det involverer hvordan forskere jobber og engasjerer seg i hverandre og samfunnet, hvordan naturvitenskapen svarer på spørsmål, og hvordan naturvitenskap frambringer kunnskap om naturen (McComas & Clough, 2020).

12
egenart
Naturvitenskapens

Evidens og bevis er ikke synonyme begreper. Det finnes ikke absolutte bevis i naturvitenskapen, bare en større eller mindre sannsynlighet for at noe er sant. Derfor brukes begrepet evidens i stedet for bevis. Store norske leksikon definerer evidens på denne måten: «Evidens er det at noe er helt innlysende, bevismateriale eller resultat av undersøkelse som støtter en antagelse.»

Naturvitenskapens egenart = Nature of science = NOS

En naturfagundervisning som ikke tar opp kunnskap om naturvitenskapens egenart, ses på som ufullstendig (McComas & Clough, 2020). Kunnskap om naturvitenskapens egenart kan gi elevene et nødvendig epistemologisk grunnlag ved at de får større forståelse for hvordan forskere jobber, hvordan de kommer fram til naturvitenskapelige konklusjoner, og hva det vil si at det er begrensninger heftet ved konklusjoner. Med en slik innsikt kan det være mer sannsynlig at elevene møter naturvitenskapelige påstander på en mer reflektert måte, og mindre sannsynlig at de avviser dem direkte eller aksepterer dem ukritisk. Det handler imidlertid ikke bare om kunnskap om eller innsikt i naturvitenskapens egenart, men også om ferdigheter. Læreplanenes kjerneelement naturvitenskapelige praksiser og tenkemåter vektlegger at elevene skal utvikle ferdigheter gjennom å jobbe praktisk og utforskende og med dette få forståelse av verden rundt seg i et naturvitenskapelig perspektiv (Kunnskapsdepartementet, 2019). Gjennom å arbeide slik som forskere gjør, er målet at elevene oppnår en forståelse av hvordan naturvitenskapelig kunnskap utvikles (Haug et al., 2021). Dette vil vi komme tilbake til i flere av bokens kapitler.

13
Kapittel 1 Hva er naturvitenskapens egenart?

Ulike framstillinger av naturvitenskapens egenart

Det finnes flere modeller som framstiller naturvitenskapens egenart, og som egner seg til å inkludere naturvitenskapens egenart i undervisningen (f.eks. Erduran & Dagher, 2014; McComas, 2020a). McComas (2020a) framstiller naturvitenskapens egenart gjennom tre hovedkategorier: domenet naturvitenskap og dets begrensninger, naturvitenskapens verktøy, prosesser og produkter, og naturvitenskapens menneskelige element (figur 1.2).

• Naturvitenskap skiller seg fra ingeniørarbeid og teknologi

• Naturvitenskap er tentativ, varig og selvkorrigerende

• Naturvitenskap har begrensninger

Naturvitenskapens verktøy, prosesser og produkt

Domenet naturvitenskap og dets

begrensninger

Naturvitenskapens menneskelige element

• Evidens er viktig i naturvitenskapen

• Lover og teorier er beslektet men likevel adskilt

• Delte metoder

◦ inkluderer induksjon, deduksjon og konklusjoner/slutninger, utforskning og argumentasjon osv.

◦ Ingen stegvise metoder

• Kreativitet finnes over alt i naturvitenskapen

• Subjektivitet og biases (skjevheter) forekommer i naturvitenskapen

• Samfunn og kultur samvirker med naturvitenskapen

Figur 1.2 Naturvitenskapens egenart framstilt gjennom tre hovedkategorier (oversatt til norsk fra McComas, 2020a, s. 40).

En annen modell er «Familiy Resemblance Approach» (FRA-modellen) (figur 1.3) (Erduran & Dagher, 2014; Irzik & Nola, 2014). Irzik og Nola (2014) argumenterer for at en framstilling av naturvitenskapens egenart gjennom å generalisere gir et begrenset bilde. De bygger på Wittgenstein (1958), som hevder at betydningen av et ord blir bestemt i konteksten mens det er i bruk, derfor bør det ikke generaliseres, men grupperes etter

14
egenart
Naturvitenskapens

Kapittel 1 Hva er naturvitenskapens egenart?

anvendelse (dette kalles familielikhet). FRA-modellen fokuserer derfor på den kontekstualiserte betydningen av naturvitenskapens egenart i form av sosiale aktiviteter og kommunikasjonsmåter for å utvikle kunnskap.

Finansiellesystemer

Profesjonelle aktiviteter

Siso la e verdier

Mål og verdier Metoder

Praksiser Kunnskap

Politiskemaktstrukturer

Sosialsertifisering og formidling

Sosialorganisering og interaksjoner

Figur 1.3 FRA-modell som viser en helhetlig tilnærming til hva naturvitenskapens egenart er (Erduran & Dagher, 2014, s. 28).

Modellens kjerne viser til naturvitenskapens mål og verdier, metoder, praksiser og kunnskap (figur 1.3). Utenfor kjernen finner vi naturvitenskapens sosiale verdier, profesjonelle aktiviteter, naturvitenskapelig etos, sertifisering og formidling. I det ytterste laget finner vi politiske maktstrukturer, finansielle systemer, sosial organisering og interaksjoner. Til sammen er disse hovedområdene ment å gi en helhetlig oversikt over naturvitenskapens egenart. FRA-modellen viser på denne måten til ulike områder av naturvitenskapen, for eksempel praksiser og sosiale verdier. McComas sin modell, på den andre siden, viser eksplisitt til elementer som kjennetegner naturvitenskapens egenart, for eksempel at kunnskap er tentativ, at det ikke finnes noen stegvis metode, og at kreativitet er en del av naturvitenskapen. Elementene i McComas sin modell kan sies å få fram noe av egenarten til områdene som defineres i FRA-modellen. Naturvitenskapen består av flere ulike disipliner som alle kan sies å ha sin egenart. Ulikhetene (og likhetene) mellom disiplinene kommer til syne

15
Naturvi t
sotegil
en s k a p e

Naturvitenskapens

innenfor områdene i FRA-modellen. I denne boken har vi utviklet en modell inspirert av FRA-modellen, men med noen modifiseringer (figur 1.4).

Kognitivt/epistemisk

Mål og verdier Metoder Praksiser Kunnskap

Profesjonell aktivitet

Sos i al t

Fagfellevurdering og formidling

Sosiale og kulturelle verdier

Forskningsetiske retningslinjer

Kunnskap om naturen bygget på empiri, utviklet gjennom utforskende aktivitet

Sosial organisering og interaksjoner Finansiering og politisk påvirkning på forskning

Sos i al t i n s t i t u s jon e l t

Figur 1.4 Modell som framstiller naturvitenskapens egenart. Naturvitenskapens overordnede mål finnes i midten omgitt av ulike hovedtrekk ved kognitivt-epistemiske, sosiale og sosialinstitusjonelle aspekter. Størrelsen på rutene er ikke tillagt noen betydning. Modellen er inspirert av Erduran og Dagher (2014) sin FRA-modell.

Innledningsvis ble naturvitenskap beskrevet som en bestrebelse etter å produsere gyldig og pålitelig kunnskap om den naturlige verden (McComas & Clough, 2020, s. 4). Dette kan forstås som at gyldig og pålitelig kunnskap er det overordnede målet for naturvitenskapen. I FRA-modellen er mål og kunnskap i kjernen av modellen sammen med, og tilsynelatende på samme nivå som, metoder og praksiser. FRAmodellen løfter for eksempel fram objektivitet og viser til menneskelige behov som mål som er kjennetegnende ved naturvitenskap. Det er et mål å være så objektiv som mulig i bestrebelsen etter å skaffe fram kunnskap, men det kan oppfattes som mål på et annet nivå enn det overordnede målet å skaffe fram kunnskap. Flere års erfaringer med å undervise om naturvitenskapens egenart har vist oss at det kan være gunstig å løfte fram etterstrebelse av kunnskap som et overordnet mål, og målene presentert i tabell 1.1 som mål og verdier for hvordan dette skal skje på en mest mulig pålitelig måte.

16
egenart

Vi har derfor valgt å sette naturvitenskapens overordnede mål, som er å frambringe empirisk kunnskap gjennom utforskende aktivitet, midt i modellen. Det er videre rammet inn av ulike hovedområder. Vi kan tenke på det som å bære ulike briller. Vi kan ta på oss brillene og betrakte naturvitenskapen fra et kognitivt og epistemologisk ståsted for å få fram hva som er naturvitenskapens egenart når det gjelder tenkemåter og kunnskapssyn/epistemologi. Kognitive og epistemiske hovedområder kan beskrives som logikk og fornuftig tenkning, prosesser og strategier som forskere bruker. Det epistemiske aspektet er en type kunnskap som naturvitenskapen opererer med, som for eksempel lover, teorier og modeller. Tar vi på oss andre briller, kan vi se det fra et sosialt ståsted. Da betrakter vi den sosiale siden ved kunnskapsbyggingen, som blant annet er hvordan kunnskap kvalitetssikres, ulike profesjonelle aktiviteter og sosiale verdier som er styrende for hvordan kunnskap blir til. Organisering av aktivitet som er kunnskapsbyggende, og krefter som påvirker forskningen, er det som er i fokus når vi ser kunnskapsbyggingen fra et sosialinstitusjonelt ståsted. Modellen gir en oversikt over naturvitenskapens egenart sett fra disse tre hovedområdene.

Kapittel 1 dekker de kognitive og epistemiske hovedområdene, kapittel to de sosiale og kapittel tre de sosialinstitusjonelle. For å gi en oversikt vil denne modellen følge leseren ved å markere hvilket hovedområde som tas opp. I kapittel 5 vil vi gå i dybden på ti aspekter ved naturvitenskapens egenart som vi mener lærere bør prioritere i undervisningen, disse kan plasseres innenfor modellens hovedområder. Vi skal nå gå nærmere inn på hva som er naturvitenskapens mål og verdier.

17
er naturvitenskapens
Kapittel 1 Hva
egenart?

Naturvitenskapens mål og verdier

Kognitivt/epistemisk

Mål og verdier Metoder Praksiser Kunnskap

Profesjonell aktivitet

Sos i al t

Fagfellevurdering og formidling

Sosiale og kulturelle verdier

Forskningsetiske retningslinjer

Kunnskap om naturen bygget på empiri, utviklet gjennom utforskende aktivitet

Sosial organisering og interaksjoner Finansiering og politisk påvirkning på forskning

Sos i al t i n s t i t u s jon e l t

Det kan være vanskelig å skille mellom naturvitenskapens mål og dens verdier (Erduran & Dagher, 2014). Verdier er prinsippene som hjelper deg til å avgjøre hva som er rett og galt, og hvordan du skal handle i ulike situasjoner. Mål dreier seg om hva du vil oppnå på et bestemt tidspunkt, og er tett knyttet opp mot hvilke verdier som ligger bak. Vi vil derfor snakke om mål og verdier uten å skille mellom dem, da verdier er hva som vektlegges i prosessen mot et mål.

Det er hensiktsmessig å skille mellom to grupper av verdier: epistemisk-kognitive og sosiale (Erduran & Dagher, 2014) (tabell 1.1). Epistemisk-kognitive verdier inkluderer blant annet objektivitet, å søke etter nye forklaringer, å være nøyaktig og å sørge for at en baserer påstander på tilstrekkelige og relevante data. Dette er verdier som kan beskrives som retningslinjer for å komme fram til ny kunnskap og evaluere den (Allchin, 1999).

Sosiale mål og verdier er knyttet til dem som genererer kunnskap, og er derfor ikke upåvirket av det kulturelle, da generering av kunnskap foregår i en kulturell kontekst (Erduran & Dagher, 2014). Det inkluderer å begrunne bedømmelser av påstander, gjenkjenne motsatte ideer, ta på alvor og svare på innvendinger, ta i betraktning og respektere menneskelige behov, sikre at ingen kontrollerer ideer for å favorisere spesielle grupper, være ærlig i all naturvitenskapelig aktivitet, respektere

18 Naturvitenskapens egenart

Tabell 1.1 Epistemisk-kognitive og sosialnaturvitenskapelige mål og verdier med mulige måter å bruke dem på i undervisningen (oversatt fra Erduran & Dagher, 2014, s. 52)

Mål/verdier Pedagogiske bruksområder

Epistemiskkognitive Objektivitet Nyhet

Nøyaktighet

Empirisk adekvans

Kritisk undersøkelse

Vise til anomaliteter og motsetninger

Ta utfordringer seriøst

Sosiale Adressere menneskelige behov

Desentralisere makt

Ærlighet

Likestilling av intellektuell autoritet

Søke å være nøytral og unngå bias/ skjevheter

Søke etter nye forklaringer Sikre at forklaringene er nøyaktige Basere påstandene på tilstrekkelige, relevante og plausible data

Begrunne for å rettferdiggjøre påstander

Gjenkjenne motsatte ideer og respondere på innsigelser

Ta andres ideer seriøst

Ta i betraktning og respektere menneskelige behov

Sikre seg at ingen kontrollerer ideer for å favorisere spesielle grupper

Være ærlig og opptre ærlig i alle aspekter av naturvitenskapelige aktiviteter

Respektere alle ideer så lenge de er evidensbasert, uavhengig av hvem sine ideer det er

alle ideer så lenge de er evidensbasert, og uavhengig av hvem sine ideer det er (Erduran & Dagher, 2014). Tabell 1.1 viser forslag til hvordan naturvitenskapelige mål og verdier eksplisitt kan vises til når elevene gjør utforskende aktiviteter. I et naturfagforsøk kan læreren oppfordre elevene til å være objektive og vise til at objektivitet er en sentral verdi for forskere i deres arbeid.

Å kunne komme med presise forutsigelser (nøyaktig prediksjon), forklaringer og representasjoner er verdsatte mål for naturvitenskapen (de Regt, 2009). Andre mål for naturvitenskap har den siste tiden oppnådd økende oppmerksomhet. Det kan være mål som å bidra med kunnskap og informasjon for å veilede utforming av politikk, for å kunne handle raskt og for å tilrettelegge for at det offentlige kan ta i bruk vitenskapelig kunnskap (Douglas, 2009; Elliott, 2011; Elliott & Willmes, 2013).

Popper, en kjent filosof og vitenskapsteoretiker, sa: «Naturvitenskapens mål er å finne tilfredsstillende forklaringer på det som vi synes vi trenger forklaring på» (Popper, 1972, s. 191). Lærerstudentene som vi viste til i starten av kapittelet, trakk fram forståelse som et mål for natur-

19 Kapittel 1 Hva er naturvitenskapens egenart?

Naturvitenskapens

vitenskapen. De Regt (2009) påpeker at for både lekfolk og naturvitere er forståelse et sentralt mål og en hovedmotivasjon for naturvitenskapen. Han hevder at én ting er å forstå teorier og modeller som brukes for å representere eller forklare et fenomen, en annen ting er å forstå selve fenomenet. Vi må derfor være oppmerksomme på at det er mange former for forståelse. En forklaring kan være en teori som forklarer et fenomen. Å gå fra å forklare til å forstå involverer en tredjepart, og det skjer i en kontekst bestående av tid og sted. Dette kan være problematisk da det bringer med seg subjektivitet og en kulturell tilknytning. Dette gjør det vanskelig å definere forståelse (de Regt, 2009).

Naturvitenskapens metoder

Kognitivt/epistemisk

Mål og verdier Metoder Praksiser Kunnskap

Profesjonell aktivitet

Sos i al t

Fagfellevurdering og formidling

Sosiale og kulturelle verdier

Forskningsetiske retningslinjer

Kunnskap om naturen bygget på empiri, utviklet gjennom utforskende aktivitet

Sosial organisering og interaksjoner Finansiering og politisk påvirkning på forskning

Sos i al t i n s t i t u s jon e l t

Det er en utbredt oppfatning at det finnes én naturvitenskapelig metode. Denne misoppfatningen oppsto da O. Keeslar, i 1945, publiserte artikkelen «Elements of scientific method» med en liste over hva som var karakteristisk innenfor naturvitenskapelig forskningsmetode (tabell 1.2). Denne ble raskt tatt i bruk av lærebokforfattere som en beskrivelse av hvilke trinn den naturvitenskapelige forskningsprosessen besto av. Denne oppfatningen har blitt ytterligere forsterket av forskningsartikler, og kritikere mener at listen med elementer ikke reflekterer hvordan arbeidsprosessen foregår.

20
egenart

Tabell 1.2 Keeslars liste over elementer i naturvitenskapelig metode (Keeslar, 1945).

1. Definere problemet

2. Skaffe informasjon

3. Formulere en hypotese

4. Gjøre relevante observasjoner

5. Teste hypoteser

6. Formulere konklusjoner

7. Rapportere resultater

Det er mange felles metoder i naturvitenskapen, men ikke én enkelt stegvis naturvitenskapelig metode (McComas, 2020a, s. 46). Modeller som er ment å vise hvordan forskere jobber, kan gi inntrykk av at det finnes ulike metoder som følges steg for steg, og som til sammen utgjør den naturvitenskapelige metoden. Figur 1.5 viser det McComas benevner den såkalte naturvitenskapelige metoden. Dette betyr at det er noen generelle metoder som alle forskere bruker, men ingen enkelt metode som følges trinn for trinn. Når vi bruker ordet metode, mener vi ikke prosedyrer og teknikker innenfor gitte disipliner, som for eksempel titrering i kjemi. I en studie (Peters-Burton & Baynard, 2013) var forskere enige om at det finnes så mange som 27 metoder, som for eksempel bruk av flere datakilder, å lage testbare påstander, opprettholde sunn skepsis, bygge på tidligere pålitelig informasjon, gjengi resultater, lete etter motarguRapportere resultater

Trekke konklusjoner

Teste hypotesen

Gjøre observasjoner

Lage en hypotese

Samle informasjon

Definere problemet

Figur 1.5 Den «såkalte» naturvitenskapelige metoden. En trinn-for-trinn-modell som antyder eksistensen av en lineær og universal naturvitenskapelig metode, noe som ikke er tilfellet. Oversatt til norsk fra (McComas, 2020a).

21
Kapittel 1 Hva er naturvitenskapens egenart?

Naturvitenskapens

menter, endre konklusjoner med bruk av mer informasjon, delta i flere eksperimenter og respektere fagfellevurdering. McComas (2020a) velger å tilføye argumentasjon og utforskende tilnærming som metoder for naturvitenskap. Han understreker at heller ikke disse, som de andre metodene listet ovenfor, er spesielle for naturvitenskapen. Alle slike metoder kan brukes i andre yrker og i dagliglivet, men ses på som metoder som er nyttige for å hjelpe til å definere forskernes praksis.

Forskning gjort på forskere i arbeid viser at deres arbeidsprosess ikke nødvendigvis inneholder disse metodene, og at de heller ikke følges stegvis. Det kan være mer hensiktsmessig å beskrive arbeidsprosessen som et hjul, framfor en trapp som bestiges trinn for trinn (figur 1.6).

Det utforskende hjulet

Det naturvitenskapelige samfunnet

Kommunisere funnene

Samfunnet

Reflektere over funnene

Tolke resultatene

Utføre studien

Observere

Definere Problemet

Spørsmål

Forme spørsmålet

Undersøke det kjente

Uttale forventningene

Figur 1.6 Det utforskende hjulet: en modell som viser ulike steg å gå i forskning (oversatt til norsk fra Reiff-Cox, 2020).

Naturvitenskapelige undersøkelser begynner ofte med et spørsmål. Spørsmålet styrer hvilke metoder som blir anvendt. Figur 1.7 viser hvilke ulike veier en naturvitenskapelig utforskning kan ta. Det kan være

22
egenart

Kapittel 1 Hva er naturvitenskapens egenart?

Hva er forskningsspørsmålet?

Har du en hypotese som (tentativt) svarer på forskningsspørsmålet?

DESIGNETS EGENSKAPER

Ønsker du å undersøke noe spesifikt eller en gjennomsnittlig karakter for en gruppe eller subjekt?

Nei Ja Mønster

Et subjekt En gruppe

Forutsier du et naturlig mønster eller en behandlingseffekt?

Forutsier du en sammenheng mellom variabler eller mellom grupper?

Sammenheng mellom variablene

Studien er kvantitativ deskriptiv Studien er deskriptiv

Studien er korrelasjonsmessig

Sammenheng mellom gruppegjennomsnitt

Studien er komparativ

OBSERVASJONSEGENSKAPER

Velg subjekt og observasjoner

Noter subjektets egenskaper i form av tall, ord eller bilder

Velg gruppe og type observasjoner Gjenta observasjoner på alle gruppemedlemmene

Velg representative grupper

Velg representative grupper

Mål variabler relevant for hypotesen på tvers av subjekter i en eller flere grupper

Ingen kvantitativ analyse Beregn datasammendrag

Kvantifiser korrelasjonen

Mål responsvariabler relevant for hypotesen på tvers av grupper

Behandlingseffekt Studien er eksperimentell

Velg behandling og representative subjekter

Mål responsvariabler relevant for hypotesen for medlemmer av ulike behandlingsgrupper

Sammenlign gjennomsnittet til gruppene

Sammenligne behandlingsgruppenes gjennomsnitt

ANALYSEEGENSKAPER

Tegninger eller foto

Tabeller med rådata, oppsummerende statistikk eller resultat fra statistiske analyser

Består responsvariablene av tellinger (diskrete data) eller målinger (kontinuerlige data)? Diskrete data Kontinuerlige data

Analyser data ved hjelp av statistiske tester som er passende for tellinger

Spredningsplott

Analyser data med statistiske tester som er passende for kontinuerlige data

Stolpe og linjediagram som viser gjennomsnitt med konfidensintervall

23
MULIG GRAFISK REPRESENTASJON Figur 1.7 Diagram over ulike naturvitenskapelige utforskninger (oversatt til norsk fra West et al., 2020, s. 116).

kartlegging av en dyre- eller planteart. Her er det ikke nødvendig å starte med en hypotese da formålet er å kunne beskrive utbredelsen av en art (første alternative vei i figur 1.7). Det kan være et eksperiment hvor utforskningen starter med en hypotese. Forskningsspørsmålet kan være om klekking av fiskelarver påvirkes av vannets surhetsgrad. I en slik studie kan det gjennomføres statistiske tester som viser om det er signifikante forskjeller mellom eksperiment- og kontrollgruppe (siste alternative vei i figur 1.7). Disse to eksemplene viser at det brukes ulike metoder for å besvare naturvitenskapelige spørsmål.

Induksjon, deduksjon og trekke slutninger (konkludere)

Vi skal se litt nærmere på to metoder som er felles for naturvitenskapen, induksjon og deduksjon. Induksjon er prosessen hvor man samler og undersøker evidens inntil en lov eller teori er utviklet (figur 1.8). Induksjon er derfor å trekke konklusjoner (logiske slutninger) fra det individuelle til det allmenne. Gjentatte observasjoner av for eksempel hvite svaner kan induseres til loven om at alle svaner er hvite. Ut fra denne loven vil en kunne forutsi at den neste svanen en observerer er hvit. Skjer dette, kan en si at loven har blitt støttet.

Deduksjon er det motsatte av induksjon. Å dedusere betyr å konkludere (trekke en logisk slutning) om noe på bakgrunn av det du vet om det i alminnelighet (det allmenne) (figur 1.8). Deduksjon er nyttig å bruke for å sjekke validiteten/gyldigheten til en lov. Hvis vi holder oss til de hvite svanene som eksempel, så vil vi ut fra loven «Alle svaner er hvite» kunne forutsi at de svanene en møter vil være hvite. Loven vil ikke kunne avvises så lenge vi bare møter på hvite svaner, men i det øyeblikket vi møter på en svart svane, vil vi kunne forkaste loven.

Induktiv resonnering

Deduktiv resonnering

Observasjon/Eksperiment

24
egenart
Naturvitenskapens
Paradigme/Teori Generalisering Predikere/forutsi
Figur 1.8 Flowdiagram av induktiv og deduktiv resonnering.

Kapittel 1 Hva er naturvitenskapens egenart?

Popper (1963) hevder at prosessen fram til ny kunnskap består av to ulike faser (figur 1.8). I den første fasen kommer forskerne fram til en ny generalisering ved å indusere fra observasjoner. Denne fasen preges av kreativitet og intuisjon. I den andre fasen skjer en kritisk og analytisk tilnærming ved å ta utgangspunkt i en forutsigelse/hypotese, for så å kontrollere gyldigheten av den, med andre ord forsøke å falsifisere den (McComas, 2020a; Sjøberg, 2022). Den andre fasen omtales som hypotetisk-deduktiv metode.

Vi har nå sett på metoder som forskere bruker. Videre vil vi se på det forskere gjør for å framskaffe naturvitenskapelig kunnskap, det omtales som naturvitenskapelige praksiser.

Naturvitenskapelige praksiser

Kognitivt/epistemisk

Mål og verdier Metoder Praksiser Kunnskap

Profesjonell aktivitet

Sos i al t

Fagfellevurdering og formidling

Sosiale og kulturelle verdier

Forskningsetiske retningslinjer

Kunnskap om naturen bygget på empiri, utviklet gjennom utforskende aktivitet

Sosial organisering og interaksjoner

Finansiering og politisk påvirkning på forskning

Vi kan snakke om utforskning, forskning, naturvitenskapelige prosesser, naturvitenskapelige aktiviteter og naturvitenskapelige praksiser som det forskere gjør for å framskaffe naturvitenskapelig kunnskap (Erduran & Dagher, 2014). Ordet utforske beskriver hvordan naturvitenskapelig kunnskap utvikles, men også hvordan undervisning kan være utforskende, eller hvordan elevene lærer i form av utforskende læring (Haug et al., 2021). Naturvitenskapelige praksiser er et mer presist begrep enn utforskning. Naturvitenskapelige praksiser spesifiseres gjennom sentra-

25
Sos i al t i n s t i t u s jon e l t

le aktiviteter og beskriver derfor hva forskere gjør (hvilke ferdigheter de utøver) i generering, evaluering og revisjon av ny naturvitenskapelig kunnskap, men inkluderer også kunnskap som er spesifikk for hver enkelt praksis (National Research Council, 2012, s. 30).

Det er variasjon i hva forskere oppfatter som naturvitenskapelige praksiser, men en oversiktsstudie viser at halvparten av studiene er på linje med det amerikanske forskningsrådets rammeverk for naturfagutdanning (National Research Council, 2012; Costa & Broietti, 2022) (tabell 1.3).

Tabell 1.3 Naturvitenskapelige praksiser med forklaringer (National Research Council, 2012; Costa & Broietti, 2021, s. 284).

Naturvitenskapelig praksis

1. Stille spørsmål og definere problemer

2. Utvikle og bruke modeller

3. Planlegge og gjennomføre undersøkelser

Forklaring

Naturvitenskapen starter med et spørsmål om et fenomen og søker å utvikle teorier som kan gi forklarende svar på slike spørsmål. En grunnleggende praksis for forskeren er å stille spørsmål som kan besvares empirisk, og slik fastslå hva som allerede er kjent, og til slutt finne ut hvilke spørsmål som fortsatt kan besvares tilfredsstillende.

Naturvitenskapen innebærer ofte å bygge og bruke et bredt utvalg av modeller og simuleringer for å utvikle forklaringer på naturfenomener. Modeller gjør det mulig å gå utover det som er observerbart, og forestille seg en verden som ennå ikke er sett.

Naturvitenskapelige undersøkelser kan utføres i felt eller i laboratoriet. En viktig praksis er å planlegge og gjennomføre en systematisk undersøkelse som innebærer identifisering av hva som skal samles inn, hvordan det skal samles inn, hva som skal være behandlet som en avhengig variabel, osv. Observasjonen og data samlet inn fra slike arbeider brukes til å teste eksisterende teorier og forklaringer eller til å gjennomgå og utvikle nye teorier og forklaringer.

4. Tolke og analysere data

5. Bruke matematikk og beregninger

Naturvitenskapelige undersøkelser produserer data som må analyseres for å gi mening. Siden dataene ikke taler for seg selv, må forskere bruke en rekke verktøy, for eksempel grafisk tolkning, visualisering og statistisk analyse. Disse verktøyene brukes til å identifisere viktige egenskaper og mønstre i dataene. Teknologi gjør innsamling av mye data mye enklere og gir mange sekundære kilder for analyse.

I naturfag er matematikk og databehandling grunnleggende verktøy for å representere variabler og deres relasjoner. Disse brukes til en rekke oppgaver, som f.eks. konstruksjon av simuleringer, statistisk analyse av data og gjenkjennelse av kvantitative sammenhenger. Matematiske og beregningsmessige tilnærminger gjør det mulig å forutsi hvordan fysiske systemer vil oppføre seg, og bekrefte det. I tillegg er statistiske teknikker uunnværlige når man skal vurdere betydningen av mønstre eller korrelasjoner.

26 Naturvitenskapens egenart

Naturvitenskapelig praksis Forklaring

6. Konstruere forklaringer Målet med naturvitenskapen er å bygge teorier som kan forklare trekk ved verden. En teori aksepteres når den viser seg å være overlegen andre forklaringer av fenomenene. Naturvitenskapelige forklaringer er eksplisitte anvendelser av teorien til en spesifikk situasjon eller fenomen. Studentenes mål er å bygge sammenhengende og logiske forklaringer av fenomener som bygger på deres nåværende forståelse av naturvitenskap, eller en modell i samsvar med tilgjengelig evidens.

7. Engasjere seg i argumentasjon fra evidens

8. Innhente, evaluere og formidle informasjon

I naturvitenskap er argumentasjon avgjørende for å identifisere styrker og svakheter i en rekke av resonnementer og finne den beste forklaringen på et naturfenomen. Forskere må vite hvordan de skal forsvare sine forklaringer, formulere evidens basert på en solid database, undersøke sin egen forståelse i lys av evidens og kommentarer fra andre samt samarbeide med kolleger i å finne den beste forklaringen på fenomenet som undersøkes.

Forskere må være i stand til å kommunisere sine funn tydelig og overbevisende samt lære av andres resultater. En av naturvitenskapens viktigste praksiser er derfor kommunikasjon av ideer og resultater. Dette inkluderer muntlig og skriftlig informasjon, tabeller, diagrammer, grafer og ligninger. Naturvitenskap krever evne til å hente mening fra vitenskapelige tekster (som tidsskrifter, internett, konferanser og forelesninger), å vurdere naturvitenskapelig kunnskap, dens gyldighet, og integrere denne informasjonen.

Tabell 1.3 tar utgangspunkt i det forskere gjør i bestrebelsen etter å framskaffe ny kunnskap. Det kan være vanskelig å se forskjellen mellom de ulike praksisene beskrevet ovenfor og hvilke hovedideer om naturvitenskapelige praksiser som ligger til grunn for det som gjøres. Det kan derfor være hensiktsmessig å utdype praksisene ved å se på hvilke hovedideer som var utgangspunktet i de studiene som benyttet National Research Council sin beskrivelse (jf. Costa & Broietti, 2021). La oss se på et eksempel. En av hovedideene er at naturvitenskapelige praksiser som skjer i klasserommet, er aktiviteter som ligner på aktiviteter utført av forskere i utvikling av kunnskap (tabell 1.4). Det er viktig at elevene eksplisitt får kjennskap til sammenhengen mellom det de gjør i naturfagtimene, og naturvitenskapens egenart (se kapittel 6).

27 Kapittel 1 Hva er naturvitenskapens egenart?

Tabell 1.4 Seks hovedideer ved naturvitenskapelige praksiser (Costa & Broietti, 2022).

Hovedideer knyttet til naturvitenskapelige praksiser (tabell 1.3)

prosesser for å «gjøre naturvitenskap»

aktiviteter som ligner på aktiviteter utført av forskere i konstruksjon av kunnskap

Beskrivelser

… er en form for prosedyrekunnskap

… er prosessuelle ferdigheter

… er en del av naturvitenskapsprosessen, karakterisert som kognitive og diskursive aktiviteter som er rettet mot naturfagundervisning for å utvikle en epistemisk forståelse av naturvitenskap og en forståelse av naturvitenskapens natur

… er aktivitetene som brukes av forskere for å bygge kunnskap, teorier og modeller om verden

… er virksomheten til forskere som gjennomføres gjentatte ganger med økende nivå av ferdigheter

… involverer studenter i feltarbeid som forskere og lar dem bruke de virkelige verktøyene til forskere, som utgjør læring som speiler forskeres praksis

…. er måten forskere bygger kunnskap på

en av tre dimensjoner for naturfaglæring

et komplekst og bredt begrep som involverer kunnskap og ferdigheter

avhengighet av det aktuelle skolefaget

praksis i et gitt fellesskap

… er en av tre dimensjonene av naturvitenskapelig læring (vitenskapelig praksis, kjerneideer og tverrfaglige begreper)

… er forskjellig fra begreper som f.eks. undersøkelse og naturvitenskapelige prosesser

… er å engasjere seg i naturvitenskapelige undersøkelser som ikke bare krever ferdigheter, men også spesifikk kunnskap

… innen et gitt fagområde (for eksempel astronomi) kan variere dramatisk fra de andre områdene

… er spesifikk for hver disiplin

… er praksisen til det naturvitenskapelige samfunnet

… er spesifikke beskrivelser av hvordan et forskerfellesskap foreslår, begrunner, vurderer og legitimerer kunnskapspåstander i en disiplin

I Kunnskapsløftet 2020 ble det innført kjerneelementer i fagene som viser til hva som er det viktigste og mest sentrale elevene skal jobbe med i hvert fag (Kunnskapsdepartementet, 2019a). Et av kjerneelementene i naturfag er «naturvitenskapelige praksiser og tenkemåter» som beskriver fagets uttrykksformer, metoder og tenkemåter. For å få en helhetlig forståelse av hvordan forskere jobber når de frambringer, evaluerer og reviderer kunnskap, er det nødvendig med forståelse av de ulike praksisene som inngår i arbeidet, og sammenhengen mellom dem (Haug et al., 2021).

Haug og kolleger (2021) undersøkte hvilken hjelp og støtte læreplanens overordnede del og læreplanen for faget naturfag ga lærerne for implementering av kjerneelementet naturvitenskapelige praksiser og

28
egenart
Naturvitenskapens

tenkemåter. De fant en fragmentert og generell framstilling av naturvitenskapelige praksiser og konkluderte med at det vil kreve god naturfagdidaktisk kompetanse hos læreren for å kunne se helheten og overføre innholdet til egen undervisningspraksis. Dette betyr at lærere faktisk trenger den støtten som dette kapittelet kan gi. Med tanke på at elevene trenger kunnskap knyttet til utvalgte praksiser (tabell 1.3, punkt 1, 2, 4, 6, 7), operasjonaliserte Haug og kolleger et utvalg praksiser og så på sammenhengen mellom disse. De tilføyde også en praksis som ikke er inkludert i tabell 1.3, som er å utføre informasjonssøk og kildekritikk. I artikkelen presenterte de forklaringer til et utvalg praksiser og kjennetegn på dybdelæring for hver praksis, noe som kan være en verdifull ressurs for lærere.

Naturvitenskapelig kunnskap

Kognitivt/epistemisk

Mål og verdier Metoder Praksiser Kunnskap

Profesjonell aktivitet

Sos i al t

Fagfellevurdering og formidling

Sosiale og kulturelle verdier

Forskningsetiske retningslinjer

Kunnskap om naturen bygget på empiri, utviklet gjennom utforskende aktivitet

Sosial organisering og interaksjoner Finansiering og politisk påvirkning på forskning

Naturvitenskapelig kunnskap forekommer i ulike kunnskapsformer, som teorier, lover og modeller. I denne delen skal vi se på om det er sammenheng mellom kunnskapsformene, hvilke roller de spiller i utviklingen av kunnskap, og om det er forskjeller mellom lover og teorier i de ulike naturvitenskapelige disiplinene.

29
Kapittel 1 Hva er naturvitenskapens egenart?
t i n s t i t u s jon e l t
Sos i al

Naturvitenskapens

Lover, teorier og modeller

Lover, teorier og modeller er ulike former for kunnskap. Det hersker en hverdagsoppfatning om et hierarkisk forhold mellom hypoteser, teorier og lover, hvor lover er det sikreste. I hverdagsspråket bruker vi for eksempel begrepet teori med en annen betydning enn i naturvitenskapen. Ofte brukes det synonymt med en ubekreftet antakelse, som i eksempelet: «Én mener at han druknet på vei hjem fra fest. En annen tror han har rømt ifra landet. Teoriene om hva som skjedde, spriker mye.» Eller: «Jeg har en teori om hvorfor lyspæren ikke fungerer.» Bruken av ordet teori her viser at det kan ikke ses på som fakta, men som en hypotese. I naturvitenskapen er en teori en testet antakelse om virkeligheten som forklarer et fenomen eller sammenheng i naturen.

Det er et forhold mellom lover og teorier, men det er ikke slik at det ene bare blir det andre etter hvor mye empiri som er samlet. Utgangspunktet er en hypotese. Hypotese er en ubekreftet antakelse som bygger på de kunnskapene en har. Den kan ses på som en ubekreftet forklaring på kjente og observerte fenomener og er utgangspunktet for videre undersøkelser. For at hypotesen skal være naturvitenskapelig, må den være mulig å teste. McComas (2020a) påpeker at en vanlig misoppfatning er at hypotese er en «kvalifisert gjetning». Ordet kvalifisert kan vise til at hypotesen bygger på eksisterende kunnskap, observasjoner eller avveininger av sannsynlighet, noe som er ganske uproblematisk. Ordet gjetning står i motsetning til ordet kvalifisert og kan for eksempel assosieres med å gjette svaret på gåter gjennom ren antakelse. Dette kan skape et inntrykk av at en hypotese er ren gjetning.

En hypotese kan, hvis den ikke forkastes, ende opp som lov eller teori (figur 1.9). Hva den ender opp som, avhenger av hypotesens vesen. Etter mange utprøvinger kan hypotesen enten ende opp som en generalisering av hypotesen, og kalles en lov, eller den kan være en forklarende hypotese som ender opp som en teori.

La oss se på refleksjonsloven. Den beskriver hva som vil skje når et legeme eller en bølge treffer en flate og blir kastet tilbake. Dette kan være en ball som treffer en vegg, eller en lysstråle som reflekteres i et speil. Loven sier at innfallsvinkelen er lik refleksjonsvinkelen. Det vil si at den vinkelen som legemet forlater flaten med, vil være like stor som den legemet traff flaten med. Dette er en lovmessighet som vil være til stede, gitt at det ikke er noe form for friksjon med i bildet.

30
egenart

LOV

den k an bli

En generaliserende hypotese

Bare en forutsigelse/ prediksjon

TEORI

den k an bli

En fork larende hypotese

HYPOTESE

k an bety

Et annet eksempel er Boyle-Mariottes lov, først publisert av Robert Boyle (1660) og senere av Edmé Mariotte (1676). Loven gjelder for en ideell gass og uttrykker at produktet av trykk (p) og volum (V) er konstant når temperaturen er konstant (pV = konstant). Også her ser vi at loven formidler en lovmessighet som sier at hvis trykket endres, så vil volumet endres, og vice versa. Så en lov forteller oss hvordan et fenomen oppfører seg, men den gir ingen forklaring på hvorfor det er slik.

Teorier gir oss mekanismer som forklarer ting vi observerer. En teori må være falsifiserbar og testbar. La oss fortsatt holde oss ved gasser. Kinetisk gassteori forklarer makroskopiske egenskaper ved gasser som trykk, temperatur eller volum samt transportegenskaper som viskositet, evne til å lede varme og massediffusivitet. Teorien sier hovedsakelig at trykk er en konsekvens av kollisjoner mellom molekyler som beveger seg med forskjellige hastigheter. Teorien bygger på visse antakelser om hvordan molekyler i en gass oppfører seg, som blant annet at gassen består av veldig små partikler, og at gassmolekylene er i konstant tilfeldig bevegelse. Teorien forklarer Boyle-Mariottes lov.

Naturvitenskapelig kunnskap framstår som et nettverk av kunnskapsformene lover, teorier og modeller. Forklaring vil være det som knytter de ulike kunnskapsformene sammen og fører til naturvitenskapelig forståelse. Et eksempel på dette kan være biologiske særtrekk hos levende

31 Kapittel 1 Hva er naturvitenskapens egenart?
Figur 1.9 Sammenhengen mellom lov, teori og hypotese (modifisert etter McComas, 2020a, s. 46).

organismer som til sammen forklares av biologi, genetisk teori, arvelover og begrepet gener. Det er viktig at elevene har en helhetlig forståelse av hvorfor og hvordan kunnskap har vokst fram, i stedet for å se på kunnskap som avgrensede informasjonsbiter som ikke har noen sammenheng med hverandre (Erduran & Dagher, 2014).

Modeller er forenklede representasjoner av fenomener, hvor fokuset gis til spesielle aspekter ved fenomenene og derved gjør det mulig å skaffe seg større viten om fenomenene (Ringnes & Hannisdal, 2014). En annen måte å si dette på er at en modell er en mental representasjon av en virkelighet. En modell kan brukes til å representere virkeligheten, men kan også simulere en virkelighet. Eksempler på modeller er metaforer, tegninger, simuleringer, symboler, tegn og animasjoner. Modeller brukes når objektet er veldig stort eller veldig lite (f.eks. solsystemet, DNA-molekylet). Modeller brukes også for å vise systemer (f.eks. et økosystem, blodets kretsløp), prosesser som ikke kan ses (f.eks. fotosyntesen, energioverføring) og for å forutsi hva som kan skje gjennom simuleringer (f.eks. værvarsling, jordskjelv og epidemier).

32 Naturvitenskapens egenart

I en tid der utvikling av ny teknologi og naturvitenskapelig kunnskap skjer i et forrykende tempo, har det kanskje aldri vært viktigere å lære våre barn kritisk tenkning, kildekritikk og hva som skiller vitenskap fra pseudovitenskap. Dette fordrer at elevene, i tillegg til å få tilstrekkelig faglig kunnskap, lærer hvordan kunnskap utvikles gjennom naturvitenskapelige metoder og prosesser, og hvilke verdier og normer som ligger til grunn. Med andre ord trenger de kunnskap om naturvitenskapens egenart.

Forfatterne har to hovedmål med denne boken:

1. Gi deg kunnskap om naturvitenskapens egenart, med særlig vekt på naturvitenskapelig metode og kunnskapsutvikling

2. Gi konkrete tips og eksempler på undervisningsaktiviteter som fremmer læring om naturvitenskapens egenart

Boken bygger på forskningsbasert kunnskap om hvordan du kan innlemme naturvitenskapens egenart i undervisningen. Det er forfatternes håp at du etter å ha lest denne boken, vil se betydningen av å ta små sidesteg i den ordinære undervisningen for å knytte det elevene gjør eller observerer eksplisitt opp mot det forskere gjør i sitt arbeid.

Eli Munkebye er professor i naturfagdidaktikk og Maren Skjelstad Fredagsvik er førsteamanuensis ved lærerutdanningen, begge på NTNU. Der underviser de kommende lektorer og lærere i naturvitenskapens egenart, og hvordan de kan undervise dette i skolen.

ISBN 978-82-15-06042-2

Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.