Mer samtal om fysik!

Hur är det med fysiken? Nu menar jag inte att du ska lägga in ett par träningspass för att kompensera för julmaten, utan jag syftar på ämnet. Fysik är intressant på det sättet att det ofta framstår som svårt, samtidigt som ämnet faktiskt använder sig av en förhållandevis enkel matematik (jämfört med den matte eleverna läser parallellt).

Så hur kan det vara att fysik blir svårt och att många elever (därför) tycker att det är tråkigt? Jag tror att det beror på hur vi tar oss an det: vi behandlar det som en sorts förlängning av matematiken, där eleverna ska lära sig fakta utantill och sedan använda matematik styrd av formlerna. Vad händer om fysik istället är ett ämne som i första hand handlar om insikter och djupare förståelse? Som därför behöver läras in genom diskussioner, tankeväckande övningar och utifrån mer övergripande problem, ungefär som samhällskunskap?

Som i andra sammanhang är det de personer som trivs med den undervisning som finns som blir lärare i ämnet - och som sedan använder en liknande pedagogik. Fysik undervisas oftast med faktagenomgångar på tavlan och inlärning av formler, som sedan kombineras med att eleverna ska ”genomskåda uppgiften” och göra sina beräkningar utifrån de fakta frågan innehåller. Detta är inte pedagogiska tekniker som leder till insikt och att den fysiska förståelsen blir en del av elevens sätt att uppfatta världen.

Ett klassiskt exempel på detta är när man frågade nydisputerade doktorer på Harvard (i olika ämnen) vad det var som gav upphov till årstider.  Det vanligaste svaret var att jorden har en starkt ellipsformad bana runt solen, så att den var närmare solen vid de varmare årstiderna! Någonstans har bilden av ett solsystem uppritat från sidan (då jordens så gott som cirkulära bana runt solen avbildas som en ellips) letat sig in i dessa höggradigt inlärningskompetenta personers världsbild. Detta hade inte hänt om de under sin grundskoleutbildning fått möjlighet att fundera över hur årstiderna skapas, istället för att lära sig fakta/bilder utantill.

Om man tittar på fysiken i Lgr/Gy-2011 så ställs det närmast omöjliga krav på dagens elever. Till exempel så förväntas en niondeklassare kunna redogöra för hur vi ska lösa enegriproblematiken (hur många av oss vuxna kan det?). Jag tror att kraven är ett resultat av en ambition att verklighetsanknyta fysiken, men där pedagogiken inte hänger med. Den typen av djupförståelse som sådana uppgifter kräver hinner ingen med på de två fyrtiominuterspass som finns tillgängligt för varje centralt innehåll.

Kan fysiken bli kul? Jag tror det. Djupinlärning tar tid och känns motigt när man är ovan, men om uppgifterna engagerar och leder till en igenkännande förståelse så blir det lättare efterhand. Och när man har förstått en fysisk modell från grunden blir den matematiska problemlösningen (som är det vi brukar mäta) en lätt uppgift!

Beräkningarna döljer principerna

Jag satt häromdagen med min dotter och en fysikuppgift (gymnasiet). Ni som har läst N på gymnasiet vet att kemi och fysik badar i matematik. Man tränar på att lösa uppgifter matematiskt – vilket gör en förbered på de nationella proven. Och plötsligt, när jag ställde frågor till min dotter om premisserna – dvs de fysiska lagarna som var grunden för uträkningen – insåg jag varför fysik och kemi på gymnasienivå uppfattas  som tunga/svåra ämnen.

Dagens didaktik gömmer det enkla bakom uträkningar! Antagligen, som vanligt, av historiska och kulturella skäl (vi har en tendens inom skolväsendet att sätta matematiken – eller snarare beräkningarna – på piedestal).

Både fysik och kemi (på gymnasienivå) kan beskrivas med ganska enkla modeller. Sambanden är ofta logiska och man kan dessutom konstruera upplevelser som visar på dem (labbar). Trots det sitter många elever och sliter med förtvivlan inför proven. För när man ska testa elevernas förståelse så gör man det via matematik. Man presenterar ett antal ”fakta” (t ex värden på olika mätningar) och så ska eleven plocka ut rätt värden och stoppa in dem i rätt modell (från Tabeller och formler) för att få ett rätt numeriskt värde. Och trots att matematiken är relativt enkel (jämfört med det de lär sig på mattelektionerna) så resulterar problemuppställningen ofta i en matematisk fixering hos eleverna. Eleven undrar varför det numeriska värdet är fel och letar efter felet i sina beräkningar, istället för att fundera kring det läraren vill åt: kemin eller fysiken.

Problemet med detta är att eleverna får svårare att ta till sig det viktiga: fysikens och kemins lagar och deras konsekvenser. Dessutom är beräkningsfärdigheten, som jag skrivit tidigare, inte en förmåga som är speciellt relevant i en tid med datorer och andra räknehjälpmedel. Vi måste fråga oss vad man ska ha sina kunskaper/förmågor till! Och det är inte många av oss som framför allt behöver kunna beräkna vad som händer baserat på givna mätvärden. Däremot kan man ha god nytta av att förstå hur världen fungerar (utifrån ett kemiskt eller fysiskt perspektiv).

Slutsatsen blir att man i fysik och kemi, precis som i matematik, borde lägga fokus på problemformulering och dess tolkningar, blått – istället för det vi brukar jobba med nu orange, (från  Conrad Wolfram):

1. Definiera vilken fråga du behöver ha svar på, vad du behöver veta.
2. Bestäm vilken metod som lämpar sig för att besvara frågan.
3. Gör din beräkning (med eller utan hjälpmedel)
4. Tolka resultatet i relation till vardagssituationen.

Kanske har högstadielärarna en del goda idéer kring det här? För där har man redan rivit ned beräkningarna från den naturvetenskapliga piedestalen, eller hur?