Research has shown the importance of dealing with real-life issues and of enabling student encounters with complexity in chemistry education in order to increase student participation. Therefore, this study aims to analyse how complexity evolves in students’ discussions and how this complexity relates to aspects of tentativeness in chemistry. In the study, we analyse how a previously developed didactic model can be refined from the students’ considerations evolving from the present context. The study was conducted as an in situ study in one upper-secondary school. Students’ discussions were recorded on video. The recordings were transcribed and analysed using deliberative educational questions. Two different kinds of considerations emerged in the students’ discussions: factual and exploratory considerations. While factual considerations are an important element of chemistry education, students also need to encounter exploratory considerations. The study proposes a didactic model useful for teachers in didactic analysis and design of activities aiming to support students to unfold complexity through exploratory considerations. One implication is to base activities on real-life issues in order to invite the unpredictability needed for experiencing complexity and the exploratory nature of chemistry. These issues enable students to experience aspects of tentativeness in chemistry and thereby increase their understanding of NOS and chemistry as a knowledge building practice. Furthermore, this might also increase student participation in chemistry education. 

En viktig målsättning för naturvetenskaplig undervisning är att utveckla förmågan att formulera undersökningsbara frågor. Syftet med den här studien är att undersöka hur undervisning som utformats med hjälp av metoden Question Formulation Technique (QFT) kan stödja utveckling av elevers förmåga att formulera naturvetenskapligt undersökningsbara frågor.  QFT är en modell för att utveckla elevers förmåga att formulera och värdera sina egna frågor i allmänhet. I studien prövas QFT i en svensk skolkontext och inom ramen för naturvetenskaplig undervisning. Studien genomfördes som en interventionsstudie i gymnasieskolan och inom ramen för kursen Gymnasiearbete. I kursen ska eleverna genomföra en egen naturvetenskaplig undersökning. QFT användes för att utforma undervisning som del av introduktionen till kursen. Data består av videoinspelningar av elevsamtal från undervisning som har analyserats utifrån ett pragmatiskt ramverk med organiserande syften och praktisk epistemologisk analys. Resultaten visar vilka närliggande syften som etableras i elevernas samtal om undersökningsbara frågor i undervisningen: (A) att producera så många frågor som möjligt, (B) att bedöma vilka frågor som är mest relevanta, (C) att kategorisera frågor, (D) att hitta och specificera ett undersökningsobjekt och (E) att planera för att genomföra en undersökning. Slutsatsen är att QFT kan fungera som stöd för lärares planering av undervisning om naturvetenskapligt undersökningsbara frågor under förutsättning att läraren aktivt stödjer eleverna i att uppmärksamma centrala kvaliteter avseende undersökningsbarhet och genom att binda samman närliggande syften med det övergripande syftet. 

Denna studie fokuserar på innebörder av att kunna formulera undersökningsbara frågor i naturvetenskap. Studien tar utgångspunkt i naturvetenskapligt undersökande som epistemiskt arbete. Den forskningsfråga som undersöks är: Vilka kvalitativa aspekter av kunnande kommer till uttryck i gymnasieelevers arbete med att formulera naturvetenskapligt undersökningsbara frågor? Studien har genomförts som en designbaserad studie med sex interventioner på gymnasiet där eleverna i den genomförda undervisningen har fått i uppgift att, i olika sammanhang, formulera undersökningsbara frågor. Data innefattar film- och ljudinspelningar och har analyserats med hjälp av kvalitativ innehållsanalys. Resultaten synliggör tre kvalitativa aspekter av att formulera undersökningsbara frågor: Precisering av det epistemiska objektet, Operationalisering av det epistemiska objektet samt Värdering av frågeställningen i relation till det epistemiska objektet.

The development of students' capabilities to engage in scientific inquiry is part of the science curricula across the educational system. The purpose of this study is to explo- re the capability to formulate questions for scientific inquiry. The research question is: Which qualitative aspects of knowing are enacted in upper-secondary school students' work with formulating questions for scientific inquiry? The study was conducted as a design-based research study with six interventions in upper-secondary school science education. Data include video and audio recordings. The analysis was conducted as a qualitative content analysis. The results show three qualitative as- pects of knowing how to formulate research questions: Discerning and nuancing the epistemic object, Operationalizing the epistemic object and Evaluating a question for scientific inquiry in relation to the epistemic object.

One of the challenges upper-secondary school chemistry is dealing with, is how to contribute to both the development of scientific knowledge and students’ opportunities to develop demo-cratic citizenship. This thesis aims to explore how science education for citizenship and Bildung can develop in different chemistry education contexts. Research shows that chemistry educationis struggling with its relevance in relation to students’ out-of-school experiences. The thesisalso aims to analyse whether activities which enable students to unfold the inherent complexityin chemistry might be one viable approach towards some of the challenges chemistry educationfaces. This thesis is based on two studies which are described in two papers. These studies were conducted as in-situ studies at two upper-secondary schools in Stockholm. Students’ discus-sions were recorded on video and transcribed. The discussions were analysed using Practical Epistemological Analysis (PEA) and Deliberative Educational Questions (DEQ).The first study was conducted with a design based approach in two cycles. A didactic model for complexity in students’ discussions regarding sustainability issues was simultaneously de-veloped. The didactic model was extracted through an analysis of the considerations emerging from the students’ discussions. Four different kinds of considerations emerged: factual consid-erations with sufficient facts, factual considerations with insufficient facts, value-based consid-erations with sufficient facts, and value-based considerations with insufficient facts. Design principles for educational activities that aim to support students in the visualisation of complex-ity in sustainability issues were also developed. The second study was conducted in a context that focussed on the chemistry content (i.e., metabolism in the human body) rather than environmental or societal perspectives. In this con-text, two kinds of considerations emerged: factual and exploratory considerations. The analysis showed that these only partly overlapped with the previous categories. Hence, the didactic model for complexity was refined in the new context. The study shows the importance of enabling students to experience chemistry as tentative, as this can contribute to increased student participation.One conclusion is that while factual considerations are an important element of chemistryeducation, students also need to encounter other kinds of considerations. The results indicate that different kinds of considerations are needed to facilitate complexity in students’ discussions. One implication for education is that chemistry education needs to include activities that enable students to encounter uncertainty, as uncertainty and unpredictability seem to facilitate different kinds of considerations, and thereby complexity. The importance of introducing un-certainty into chemistry education is underlined by the didactic models. I argue that the models can be a valuable contribution to teachers’ reasoning and decision-making in the design andanalysis of activities in chemistry education.

I läroplanen för gymnasiet betonas det i de naturvetenskapliga ämnena att undervisningen ska  innefatta naturvetenskapliga arbetsmetoder som att formulera och söka svar på frågor. Holmström,  Pendrill et al. (2018) beskriver dock hur besparingar och en minskad tid för gymnasiets  laborationsundervisning resulterat i att reformer likt denna inte fått någon genomslagskraft i lärares  planering av laborationsundervisning. Den naturvetenskapliga undervisningen öppnar sällan upp för  elever att formulera och utforska egna frågor (Lunde, 2015). Stort fokus läggs istället på reproduktion  av redan etablerad kunskap och “rätta svar” (Andrée, 2007). 

När väl ansatser görs för att utforma uppgifter som ger eleverna möjlighet att utveckla förmåga till systematiskt undersökande är det inte självklart att uppgifterna faktiskt möjliggör det. Utmaningen  är att utforma uppgifter som inte bara fokuserar på att eleverna ska utveckla förmåga att använda  vissa tekniker och redskap för systematiskt undersökande utan att involvera eleverna i arbete med  utveckla naturvetenskaplig kunskap (Bergvall, Lavett Lagerström & Andrée, 2018). Eleverna behöver  få delta i aktiviteter som syftar till att synliggöra vad som kännetecknar naturvetenskapliga praktiker (Lunde, 2015; Kelly & Licona, 2018). En förutsättning för att etablera naturvetenskaplig epistemisk  undervisningspraktik är enligt Kelly (2008) att eleverna får vara med och producera nya frågor och ny kunskap. 

Studiens syfte är att undersöka hur epistemiska praktiker kan etableras i naturvetenskaplig undervisning på gymnasiet där elever ges möjlighet att utveckla förmågan att formulera naturvetenskapligt undersökningsbara frågor. Vi har genomfört en designbaserad studie i tre  iterativa cykler i ett nära samarbete mellan nio NV-lärare och sex forskare i NV-didaktik. Cyklerna har  genomförts på tre gymnasieskolor i stockholmsregionen, med 60-90 deltagande elever i respektive  cykel. Empiri består av videoinspelningar och ljudupptagningar från elevgruppers diskussioner under  lektionerna, samt elevers skriftligt formulerade frågor. 

Vi har genomfört en kvalitativ innehållsanayls (Graneheim & Lundman, 2003;2017) vilket har  resulterat i en variation av kvaliteter av förmågan att formulera naturvetenskapligt undersökningsbara frågor. De preliminära resultaten visar att dessa kvaliteter, som exempelvis att  förhålla sig till frågans undersökningsbarhet, och hur eleverna fick möjlighet att utveckla dessa spelade roll för huruvida kunskapsproduktion eller vanemässiga handlingar etablerades i  undervisningen (jfr Eriksson & Lindberg, 2016; Knorr Cetina, 2001). 

Tidigare forskning visar att elevers deltagande i laborationer inte självklart utvecklar förmågan till systematiskt undersökande arbete. I studien som presenteras utforskas därför hur undervisning kan bidra till att utveckla elevers förmåga att formulera naturvetenskapligt undersökningsbara frågor. Lärare från tre olika gymnasieskolor och fem ämnesdidaktiska forskare har i tre cykler tillsammans designat, implementerat och analyserat lektioner där elever engagerats i att formulera naturvetenskapligt undersökningsbara frågor. Det preliminära resultatet visar att gymnasieelever kan urskilja och diskutera flera aspekter av vad som kan känneteckna en naturvetenskapligt undersökningsbar fråga. Vidare synliggörs betydelsen av att sätta formuleringen av naturvetenskapliga frågor i relation till att också planera och genomföra en undersökning.

To meet future challenges regarding sustainability issues, science education needs to address how to educate scientifically literate and responsible citizens. Chemistry education must be organized in a way that gives the students opportunity to participate in discussions and decision-making regarding sustainability issues in which chemistry knowledge is needed. One aspect of education for responsible citizenship is to draw students’ attention to the complexity in sustainability issues.

The aim of this study is to analyse how complexity in sustainability issues can be visualized in upper secondary school chemistry education.

This study was conducted as a didactic modelling inspired by Design Based Research. Two cycles were conducted: cycle 1 with 12 students discussing batteries in different products and cycle 2 with 38 students discussing organic pollutants in everyday products. The data was analysed using Practical Epistemological Analysis (PEA) (Wickman & Östman, 2002) and Deliberative Educational Questions (DEQ) (Lundegård & Wickman, 2007).

Four different kinds of considerations emerged in students’ discussions which were used to develop a didactic model visualizing complexity. Those considerations regarded facts and values in relation to sufficient and insufficient factual knowledge. All four kinds of considerations are needed to visualize complexity.

The results showed that conflicting perspectives/values and the issues’ incompleteness and uncertainty only emerged to a small extent in the students’ discussions in cycle 1. In cycle 2 all four kinds of considerations emerged more equally. The design principles in cycle 2 were that the students’ activity should explicitly request conflicting perspectives and values and also include frontier research in chemistry. The result indicates that those gave the students more opportunities to visualize complexity.

The didactic model and design principles that were developed can together be used for teaching and learning from sustainability issues in chemistry education.

To meet future challenges regarding sustainability issues, science education needs to address how to educate scientifically literate and responsible citizens. One aspect of this is how to draw students’ attention to the complexity in sustainability issues. Therefore, this study analyses how complexity can become visible in students’ deliberations. The study has been conducted as an in-situ study at two upper secondary schools. The data was analysed using Practical Epistemological Analysis (PEA) and Deliberative Educational Questions (DEQ). The results show that four different kinds of considerations were used to visualise complexity. Those considerations regarded facts and values in relation to known and unknown facts. The considerations were used to develop a didactic model. Design principles were also developed, which together with the model can support teachers in didactic analyses regarding complex sustainability issues in chemistry education. Furthermore, the study shows that chemistry education can contribute to development of Bildung and democratic citizenship.