Learning to do scientific inquiry (SI) and about the nature of scientific inquiry (NOSI) are crucial elements of scientific literacy, essential for students’ ongoing involvement in STEM education and their role as informed citizens in today’s society, and to a further extent, crucial for development and knowledge production within society. However, challenges such as teacher inexperience, competing educational goals, and resource limitations restrict students’ opportunities to fully engage with these learning objectives. With previous research stressing the need to look at classroom practices in detail, this study follows the whole process of the work of three ninth-grade students while participating in an open inquiry project investigating sound and light. We observed the students’ progress, aiming to elucidate engagement in doing SI and learning about NOSI. Data collection included audio recordings, field notes, and interviews, analyzed using a pragmatic perspective on learning. The analysis identified students’ engagement in the following: (1) formulating a researchable question, (2) designing a method to answer the question, (3) exploring the phenomenon and collecting data, (4) writing a report, (5) re-examining the method, and (6) trying to understand the purpose of scientific inquiry. These emerged iteratively throughout the unit, highlighting students’ active involvement in the inquiry process. The findings manifested students’ continuous learning progression towards SI and, to some extent, NOSI, underscoring the importance of teacher support in bridging the explicit connections between these goals. Drawing on prior research, the discussion contributes to a deeper understanding of students’ learning trajectories in open inquiry settings and improved teaching methods.

In this thesis, scientific inquiry is explored as a knowledge-oriented learning objective within lower and upper secondary education. In previous research about scientific inquiry, three key aspects have been emphasised. First, studies have highlighted the importance of students learning to do scientific inquiry (SI), with activities such as formulating researchable questions. Secondly, students must develop an understanding of the nature of scientific inquiry (NOSI), for example, recognising that there is no single ‘scientific method’. Thirdly, students' meaning-making of scientific inquiry is considered important, involving engagement in open inquiries and navigating the contingent pathways they may entail. This thesis focuses on exploring the consequences of treating these three aspects as explicit learning objectives within science classrooms. The theoretical framework of the thesis is grounded in a pragmatic perspective on knowledge development, emphasising knowledge development as holistic, contextual, fallibilistic, contingent, and transactional.

Moreover, characteristics of didactic practice-based research are outlined in the thesis. Didactic practice-based research is characterised by a What – the research object being directed at the relationship between student–content–teacher; a How – a symmetrical and complementary collaboration between researchers and teachers; and a Why – ensuring high ecological validity and thus relevance for educational practice.

The thesis is based on three sub-studies. In the first sub-study knowledge products generated through didactic practice-based research are explored, resulting in a typology of different forms of knowledge products valuable for teaching practice. The second sub-study focuses on scientific inquiry, identifying key factors that influence students' learning progression, including their opportunity to take epistemic agency. Furthermore, aesthetics is included in the description of how students make meaning of scientific inquiry. The third study examines a specific aspect of scientific inquiry, namely how students formulate researchable questions. Findings suggest that teaching should be designed to enable students to understand this aspect in relation to the entire inquiry process, allowing them to connect their questions to other aspects of inquiry.

The thesis highlights the importance of orienting teaching towards authentic scientific practices, which often involve navigating uncertainty and building upon scientific knowledge to explore the unknown. A central conclusion is that students engaging in open-ended investigations require teacher guidance to develop knowledge in relation to scientific inquiry as a knowledge-oriented learning objective.

I denna avhandling studeras naturvetenskapligt undersökande som kunskapsmål i undervisningen på högstadiet och gymnasiet, genom didaktisk praktiknära forskning. Med utgångspunkt i tidigare forskning rörande naturvetenskapligt undersökande som kunskapsmål framträder tre viktiga aspekter. För det första menar forskningen att eleverna behöver få utveckla förmågor i naturvetenskapliga undersökningar, vilket på ett övergripande plan innefattar att formulera naturvetenskapligt undersökningsbara frågeställningar, planera för en metod för att undersöka frågeställningen för att sedan genomföra undersökningen och presentera slutsatser. Vidare behöver de få lära sig om naturvetenskapliga undersökningars karaktär. Det innebär exempelvis att förstå att det inte enbart finns en naturvetenskaplig metod. Avslutningsvis behöver eleverna dessutom skapa mening kring naturvetenskapligt undersökande, vilket innefattar att engageras i öppna undersökningar med de kontingenta vägar den undersökande processen kan ta. I avhandlingen studeras konsekvenser av vad som sker i klassrummet då dessa tre aspekter av naturvetenskapligt undersökande behandlas som kunskapsmål.   

Dessutom förs ett resonemang kring didaktisk praktiknära forsknings karakteristika och huruvida de olika delstudierna i denna avhandling lever upp till denna karakteristik. Fokus ligger på hur denna forskning kan bidra till lärarprofessionens kunskapsbas.

Genom didaktisk praktiknära forskning där forskare och lärare samverkar behandlas frågor som är av relevans för lärarprofessionen. Didaktisk praktiknära forskning karakteriseras av ett Vad – forskningsobjektet är riktat mot relationen elev–innehåll–lärare, ett Hur – en symmetrisk och komplementär kollaboration mellan forskare och lärare, samt ett Varför – att didaktik praktiknära forskning har en hög ekologisk validitet, vilket säkerställer relevans för skolverksamheten.

Det teoretiska ramverket i avhandlingen utgår från ett pragmatiskt perspektiv på kunskapsutveckling, vilket innefattar en förståelse för både vetenskaplig kunskapsutveckling och elevernas kunskapsutveckling. Genom detta pragmatiska perspektiv betonas kunskapsutveckling som holistisk, kontextuell, fallibilistisk, kontingent och transaktionell.

Avhandlingen bygger på tre delstudier. I den första delstudien analyseras kunskapsprodukter som genererats genom didaktisk praktiknära forskning. Resultatet är en typologi över olika former av kunskapsprodukter som är värdefulla för praktiken. I den andra delstudien fokuseras naturvetenskapligt undersökande som kunskapsmål. Här identifieras viktiga faktorer som påverkar elevernas lärandeprogression, inklusive deras möjlighet att ta epistemisk agens. I den tredje delstudien undersöks en specifik aspekt av naturvetenskapligt undersökande, nämligen hur elever formulerar undersökningsbara frågeställningar. Resultatet visar att undervisningen bör designas så att eleverna ges möjlighet att förstå denna aspekt i relation till hela undersökningsprocessen, genom att eleverna ges utrymme att koppla frågeställningen till andra aspekter av undersökandet.

I avhandlingen synliggörs vikten av att undervisningen tar riktning mot autentiska naturvetenskapliga praktiker, vilka ofta innefattar att navigera i osäkerhet och att bygga vidare på naturvetenskapliga kunskaper för att utforska något ännu inte känt. En central slutsats är att elever som genomför öppna undersökningar måste få lärares guidning för att utveckla kunskaper såväl i, om som kring naturvetenskapligt undersökande.

Med vardagliga undervisningsutmaningar som grund för det kollegiala utvecklingsarbetet finns stor potential att stärka den gemensamma kunskapsbasen i ett meningsfullt systematiskt kvalitetsarbete.

Författarna erbjuder här tankesätt, konkreta redskap och en stegvis arbetsgång för att systematiskt ringa in och ta sig an de ämnesdidaktiska undervisningsutmaningar som uppstår i klassrummen. I boken lyfts vikten av att lärare tillsammans identifierar de ämnesdidaktiska utmaningarna och utifrån dessa finner vägar att vässa undervisningen. Det handlar om att ta avstamp i befintlig kunskap och erfarenhet i ett utvecklingsarbete som både kan dra nytta av och utgöra utgångspunkt för ny ämnesdidaktisk forskning.

Den här boken vänder sig till praktiserande eller studerande lärare och rektorer i 7-9 som vill anlägga ett granskande förhållningssätt till den egna praktiken. Den kan med fördel köpas in av en hel skola för att främja det gemensamma lärandet i en skolutveckling som gör skillnad. 

Introduction: Within the technology education research field, aesthetics has primarily been treated as either related to artifacts, design processes and innovation, or as related to students’ enjoyment, appreciation, and participation in technology and technology education. This study focuses on the role of aesthetics in technology learning more specifically the learning of programming. Previous research has pointed to aesthetics as important for the learning of programming, e.g., that programming activities in higher education typically involve experiences of frustration. While previous research is primarily based on student reports, there is a need for further exploration of processes of learning to program. The aim of this study is to explore the role of aesthetics for student learning to program in and what these processes may mean in relation to a disciplinary aesthetics of the technology subject.

Methods: The study was part of a design-based study with the overall purpose to develop the teaching of programming in lower secondary school. Data was collected from a programming task designed and implemented in school-year 9 (the students were aged 15–16) in Technology in two lower secondary classes. In total, three teachers participated in the implementation. The students pair-programmed Lego robots that should perform specific movements, such as following a curved line. Each group recorded their coding process along with audio, resulting in videos that documented the gradual evolution of their programs. These videos, capturing the real-time programming and associated student and teacher conversations, serve as the data for this study. In order to analyze the role of aesthetics in classroom conversations a Practical Epistemology Analysis was applied.

Results: The results show that aesthetic judgments were important for orienting learning toward (1) the movement of the robot and (2) the ways to be in the programming activity. During the programming activity, the students expressed feelings of frustration but also joy and humor.

Discussion: The findings concur with previous research and contribute to further understanding the role of negative and positive aesthetic experiences in the teaching and learning of programming. The importance of the objects of aesthetic experience found in this study are discussed as part of a disciplinary aesthetic of programming.

Denna studie fokuserar hur praktiknära forskning kan bidra till att utveckla lärarprofessionens kunskapsbas; genom att undersöka vilka slags kunskapspro-dukter som genereras i didaktisk undervisningsutvecklande forskning där lärare och forskare arbetar tillsammans. Datamaterialet består av vetenskapligt publice-rade artiklar från forskningsmiljön Stockholm Teaching & Learning Studies (STLS). Genom en innehållsanalys har fyra (i−iv) kategorier av kunskapsprodukter identi-fierats: (i) Beskrivningar av kunnanden, (ii) Undervisningsdesign, (iii) Didaktiska exempeloch (iv) Metodologiska redskap. Beskrivningar av kunnandensynliggör vad som kännetecknar kunnanden inom olika ämnesområden. Undervisningsdesign preciserar relationer mellan undervisningens utformning och elevers lärande. Didaktiska exempel innefattar rika beskrivningar av undervisning och elevers lärande som grund för didaktisk reflektion. Metodologiska redskap fokuserar på att kombinera och pröva metoder för planering och analys av undervisning. Resultatet kan ses som en typologi över vilka olika slags kunskaper som praktiknära forskning kan bidra med.

In science education, students need to work with laboratory elements that create conditions for them to learn to do science and experience the value of making meaning in this process. However, students rarely get to carry out investigations that resemble actual scientific practices. More often, they are encouraged to follow an already given knowledge structure, rather than allowed to shape it by themselves. In this study, we investigate how students' meaning-making processes develop when they work with an open inquiry with three degrees of freedom aimed at really doing science. Meaning-making in doing science involves both the typical science-content dimension and a sometimes more overlooked aesthetic dimension. Thus, to gain insight into the students' meaning-making in this, we rendered a thick description of the students' experience, including an analysis of the aesthetic dimension. We compared the processes of two student groups in year 9 and how, within their groups, they collectively made meaning of an open inquiry. The results showed how the processes took quite different turns, moving through peaks and troughs in each group. The first group began with resignation and ended up with a strong commitment towards the openness of the task. For the other group, the journey was quite the opposite. They began engaged, with a lot of ideas about a phenomenon that turned out to be impossible to create. This study shows that in this open process, the materials available and the teacher’s guidance are crucial for supporting the students’ meaning-making. This study therefore becomes an important contribution to a discussion about what is needed to help students make meaning in doing.

Vad är svårt att få våra elever att lära sig? Varför? Hur kan vår undervisning utvecklas för att möta behoven? Med vardagliga undervisningsutmaningar som grund för det kollegiala utvecklingsarbetet finns stor potential att stärka den gemensamma kunskapsbasen i ett meningsfullt systematiskt kvalitetsarbete. Författarna erbjuder här tankesätt, konkreta redskap och en stegvis arbetsgång för att systematiskt ringa in och ta sig an de ämnesdidaktiska undervisningsutmaningar som uppstår i klassrummen. I boken lyfts vikten av att lärare tillsammans identifierar de ämnesdidaktiska utmaningarna och utifrån dessa finner vägar att vässa undervisningen. Det handlar om att ta avstamp i befintlig kunskap och erfarenhet i ett utvecklingsarbete som både kan dra nytta av och utgöra utgångspunkt för ny ämnesdidaktisk forskning. Den här boken vänder sig till praktiserande eller studerande lärare och rektorer i F-6 som vill bidra med ett granskande förhållningssätt till den egna praktiken. Den kan med fördel köpas in av en hel skola för att främja det gemensamma lärandet i en skolutveckling som gör skillnad. 

Laborativa moment är centrala inslag i grundskolans och gymnasiets naturvetenskapliga undervisning. Denna artikel presenterar några exempel på aktiviteter inom forskningsplattformen Stockholm Teaching & Learning Studies, STLS.

Den här studien har genomförts inom ramen för samverkansplattformen Stockholm Teaching & Learning Studies (STLS) och fokuserar systematiskt undersökande på lågstadiet. I kursplanen för NO betonas att eleverna ska ges förutsättningar att utveckla denna förmåga men tidigare forskning visar att laborativa moment oftare syftar till att eleverna ska lära sig om naturvetenskapliga begrepp och fenomen än genomförandet i sig (Högström m.fl., 2010; Lunde m.fl., 2015). Förståelse för skillnaden mellan data och evidens är en aspekt av förmågan som visat sig vara extra svårt för elever (Gyllenpalm m.fl., 2021). 

I denna studie undersöker vi hur undervisningen kan organiseras för att elever i årskurs 2 ska ges förutsättningar att utveckla förståelse för vad som påverkar ett resultat som ett led i förståelsen av skillnaden mellan data och evidens. Dataunderlaget består av filminspelningar av fyra lektioner i en klass där eleverna undersökte vilket material som åkte snabbast i en ramp. Lektionerna har med avstamp i ett pragmatiskt perspektiv på lärande planerats och analyserats med stöd av Organiserande syften (Johansson & Wickman 2011).

De tentativa resultat som genererats ur analysen visar på didaktiska val och aktiviteter som stöttar elevernas lärandeprogression, så som att inkludera flera oberoende variabler i undersökningen för att stötta elevernas förståelse av vikten av att fokusera på en variabel. Resultatet visar även hur vissa aktiviteter i undervisningen istället skapar nya syften än de för lektionerna planerade, så som att eleverna strävar efter att undersökningen ska kännas rättvis för alla i klassen när begreppet rättvis undersökning (fair testing) introduceras av läraren. 

Stockholm Teaching & Learning Studies (STLS) och Stockholms universitet har sedan 2017 samverkat inom den nationella försöksverksamheten – ULF-avtal. Den nationella försöksverksamheten (som är planerad att permanentas från och med 2025) syftar till att utveckla modeller för hur praktiknära forskning kan bedrivas i samverkan mellan skolhuvudmän och lärosäten. En av principerna med ULF-avtalet är att forskningsfrågorna ska ta sin utgångspunkt i skolans problem och utmaningar (https://www.ulfavtal.se/ Om ULF-avtal). Huvudmännen inom STLS konstaterade att de kvantitativa data – som meritvärden, betyg och brukarundersökningar – som vanligtvis utgör underlag för analyser och resultatdialoger endast ger indikationer om problem på en aggregerad nivå. Av olika anledningar är det mindre vanligt att mer klassrumsnära data diskuteras och analyseras. Det innebär att innehållet i undervisningen och dess behandling i relation till elevernas lärande sällan är i fokus i samband med skolans systematiska kvalitetsarbete. Även om denna typ av arbete görs i årskurs- och ämneslärargrupper tenderar eventuella erfarenheter och problematiska områden att osynliggöras när resultaten rapporteras i huvudmannaorganisationen. Samordningsgruppen för ULF/STLS tillsatte under våren 2020 en arbetsgrupp som bestod av representanter för huvudmännen inom STLS (Per Anderhag, Stockholms stad, Bo Karlsson, Botkyrka kommun & Jonatan Lannemar, Nacka kommun) och en av STLS dåvarande vetenskapliga ledare (Inger Eriksson) samt en representant för Stockholms universitet (Pär Larsson). Uppdraget var att “genomföra ett mindre utredningsarbete i relation till ovanstående problemområde. Syftet var att skapa underlag för att pröva möjligheterna att grunda forskningsprojekt inom STLS i erfarenheter och tillgängliga från huvudmannens systematiska kvalitetsarbete. 

Föreliggande rapport innefattar förutom de två handböcker (bilaga 1 & 2) som utgör pilotprojektets konkreta 3 resultat en beskrivning av arbetet. Vi har valt att kalla kartläggningsredskapet: Systematisk Kartläggning av Undervisningsutmaningar (SKU). 

Frågorna som pilotprojektet skulle söka svar på var bland annat: Hur behöver en modell för undervisningsnära ämnesvis kartläggning vara utformad för att ge tillräckligt, men inte för detaljerad, information om vad som utgör problem och utmaningar i undervisningen? Hur kan identifierade problem omvandlas till forskningsbara och (i relation till forskningsfronten) relevanta frågor som äger giltighet bortom den lokala kontexten? I vilken utsträckning förefaller problem identifierade i en skola eller förskola äga giltighet även för andra skolor/förskolor och därmed indikera ett mera generellt kunskapsbehov?