Matematik/ naturvetenskap, inriktning utbildningsvetenskap

På Institutionen för biologi och miljövetenskap bedriver vi forskning och undervisning inom bland annat ekologi, systematik, biodiversitetsinformatik, exotoxikologi och molekylärbiologi. Vi har gedigen erfarenhet av CUL-doktorander och -projekt, och vi har en heltidsanställd pedagogisk utvecklare på plats. Nedan återfinns tre projektförslag för presumtiva CUL-doktorander, men vi är förstås även nyfikna på projektförslag från doktorandens håll.

Giftigt lärande eller lärande om gifter…..? ”Det är giftigt, farligt för miljön”; ”Nejdå, det är naturligt, inga problem!”
Förståelsen och begreppsförvirringen kan upplevas som stor i samhället när det kommer till vad som är giftigt för och i miljön. Vad är giftighet egentligen, och vad kan det leda till? Och hur landar man i slutsatser på den typen av frågor? Här behöver begrepp och omständigheter klargöras, och osäkerheterna i kunskapen behöver belysas bättre. Detta projekt frågar sig, helt retoriskt, vem är bättre lämpad att åstadkomma det än en lärare i sin roll som kunskapsbärare och inspiratör.

Fokus i det här projektet är att studera lärande och/eller undervisningspraktiker för att uppnå en större förståelse om miljögifters spridning och effekter, speciellt i förhållande till hållbar utveckling.

En CUL-doktorand inom detta område skulle vara placerad på Institutionen för biologi och miljövetenskap där forskning inom ekotoxikologi bedrivs. Doktoranden kommer också att tillhör FRAM (https://fram.gu.se/), ett tvärvetenskapligt forskningscenter inom Göteborgs universitet med fokus på framtida riskbedömning och förvaltning av kemikalier.

Förutom en huvudhandledare inom naturvetenskap/ekotoxikologi (Ingela Dahllöf) kommer en biträdande handledare inom utbildningsvetenskap att tillsättas.

Kontaktperson: Ingela Dahllöf, Professor i miljövetenskap med inriktning mot ekotoxikologi, e-post: ingela.dahllof@bioenv.gu.se, tel: 031-786 93 33

Plast i naturen
Plast används till en lång rad ändamål och har varit viktig för samhällsutvecklingen i många avseenden. På senare tid har vi dock insett att plaster inte är problemfria. Det är ett material som inte bryts ned så lätt, och det används ofta slösaktig och till och med felaktigt. Vidare läcker plastmaterial ut i naturen från hela produktkedjan, från råplastproduktionen till de olika stegen inom användning och avfallshantering. Nedskräpning av plast är ett stort och snabbt växande internationellt problem.

Kommunikation om plast i media har i huvudsak spelat på känslor och rädsla – företrädelsevis djur som far illa – samt en del kring lösningar inriktade på städningskampanjer. Konsumenterna och barn har varit de främsta målgrupperna trots att orsakerna bakom nedskräpningen är mer komplexa.

I detta projekt avser vi dels undersöka hur problematiken med plast och nedskräpning bäst bör kommuniceras för att dels ändra konsumentbeteende och åstadkomma varaktiga lösningar, dels få till stånd policyförändringar på olika offentliga nivåer i samhället. Andra relevanta frågor är incitament för företag samt identifiering av strukturella hinder genom några fallstudier. Den sökande har stor möjlighet att påverka utformningen av projektet beroende på bakgrund och intresse.

Projektet kommer att bedrivas på ett interdisciplinärt och tvärvetenskaplig sätt.

Kontaktpersoner:

• Bethanie Carney Almroth, bethanie.carney@bioenv.gu.se, ekotoxikolog vid institutionen för Biologi och miljövetenskaper och vid Center for Collective Action Change (CeCar), Göteborgs universitet
• Helen Sköld, helen.skold@havetshus.se, på Havets Hus i Lysekil och Havsmiljöinstitutetet i Göteborg.

På Instiutionen för fysik vid Göteborgs universitet finns många lärare som är djupt engagerade i undervisning och lärande – såväl i klassrummet som i informella miljöer. Området Fysikdidaktik, Undervisning och Lärande i Fysik (Physics Education Research, PER), har en stor internationell historia och bredd och gruppen vid Göteborgs universitet använder kunskap från avancerad experimentell forskning inom fysik för att utveckla experiment, simuleringar och videor för användning i skola och ämneslärarprogrammet. Gruppen fokuserar bland annat på hur visualisering av olika koncept i fysikundervisning kan stödja lärande. Vi tar variationsteori till hjälp för att utveckla metoder för att hjälpa elever och lärare att bättre förstå grundläggande begrepp. Läs gärna mer på sidan Lärande och undervisning i fysik (https://www.gu.se/forskning/fysikens-didaktik ) för att se några av de projekt vi arbetar med. 

Kontakta gärna någon av oss i gruppen för att diskutera utformning av ett doktorandprojekt som tar vara på erfarenheter och utmaningar från din undervisning, som passar både dig och din skolledare. 

Developing effective GIS tools for helping students solve real climate-change concerns

 GIS (geographic information systems) is the digital making of maps and the analysis of spatial data. It is a fundamental tool in academia and society to analyze and find solutions for a wide variety of spatial problems including urban planning, vegetation changes, traffic networks, landscape analysis etc. GIS is also a tool that is included in the teaching goals for geography in Sweden.

The project would include the development of teaching skills and modules that can be easily incorporated into high-school geography courses to help meet teaching goals while at the same time exposes students to real world problems.

The Department of Earth Sciences specializes in GIS as a teaching and a research tool. And the doctoral candidate can choose from a variety of applications as a focus for their research project, each of which can serve as an example for how a similar studies could be implemented at high schools. For example, our Urban Climate Group uses GIS to study how local climate is changes in the urban environment and how urban planning can reduce the negative effects of warming. We have specialists in remote sensing (the use of satellite and aerial data), and GIS tools can be used to analyze, for example, changes in vegetation in Sweden’s mountains and the arctic region. The new National Elevation Model, built on LiDAR (Light Detection and Ranging) as revealed Sweden’s physical geography in astonishing detail, and GIS along with LiDAR can help in not only analyzing the landscape, but teaching student about Sweden’s landforms.

Contact

• Alexander Walther, senior lecturer, Department of Earth Sciences for general information
• Sofia Thorsson, professor, Department of Earth Sciences for urban climate
• Heather Reese, senior lecturer, Department of Earth Sciences for remote sensing
• Jakob Heyman, senior lecturer, Department of Earth Sciences for LiDAR and landscape
• Fredrik Lindberg, Docent, Department of Earth Sciences for urban climate

Why don’t students in science use proven effective study techniques?
There is a wealth of information in pedagogic literature about effective study techniques for students to maximize their academic achievement. Self-regulated learning (SRL) strategies are a compilation of techniques encompassing metacognition, strategic planning, self-evaluation and motivation to learn (e.g., SI-Pass). Notably, SRL strategies have been correlated with academic success and this has been suggested to increase the success of underrepresented groups of students in science.

Teachers at CMB note that their students have difficulties with SRL and this would of course have a negative impact on their success. Further, there is a very high rate of students who fail to complete their very first course in Chemistry. Do students come to university prepared with SRL methods from their previous gymnasium studies? If so, why don’t science students use them?

This research project will first examine how familiar natural science students are with SRL methods, whether they use them in their studying and if not, why they make this decision. Further, their level and sources of motivation for studying science will be considered.

Incoming students to natural sciences at the university will be surveyed for their views on this topic. Results will be analyzed and this information will guide the second phase of the research project.

During the second phase, interventions will be implemented and assessed in large first year courses at the department of Chemistry and Molecular Biology. Depending on the success of these interventions, subsequent studies will involve new interventions and/or application of interventions in gymnasium science classes.

Kontaktpersoner:

• Anne Farewell vid institutionen för kemi och molekylärbiologi, e-post: anne.farewell@cmb.gu.se, tel: 031-786 2583
• Örjan Hansson vid institutionen för kemi och molekylärbiologi, orjan.hansson@chem.gu.se, tel: 031-786 3929

Nedanstående är områden som vi arbetar inom idag. De skall inte ses som färdiga projektförslag som du måste välja bland. Du är fri att föreslå andra teman som du är intresserade av.

Undervisningsmaterial online med stor bredd av målgrupper
Vid Matematiska vetenskaper startas 2024 arbete med att ta fram webbaserat utbildningsmaterial i matematik som främst skall användas i utvecklingsländer och flyktingläger via internationella hjälporgan. Materialet skall finnas på många språk. Utgångspunkten är att materialet skall utformas baserat på forskning och modeller formade av Jerome Bruner, Ferenc Marton, John Star med flera. Målet är att materialet också skall bli en resurs för lärare att använda i sina klassrum, i Sverige och i andra länder. 

Vi initierar nu forskning som studerar förutsättningar för sådant material och hur dess utformning påverkar dess användning i praktiken i olika miljöer. Initialt kommer det att handla om att samverka med svenska lärare för att studera utbildningsmaterialet i svenska klassrum för att senare bredda studierna till olika internationella sammanhang.  

Kontakt: Forskargruppen Teaching and Learning in Mathematics

Algebradidaktik
För att klara studier i matematik efter grundskola och gymnasium är det viktigt med goda förkunskaper i matematik. Flera studier visar att nybörjarstudenter har stora svårigheter med universitetsmatematiken på grund av bristande förkunskaper framför allt inom algebra. Internationella studier visar även att algebrakunskaper hos elever i den svenska skolan ligger under genomsnittet.

Vid matematiska vetenskaper intresserar vi oss för forskning inom algebradidaktik ut flera olika perspektiv. Bland annat studeras i ett pågående doktorandprojekt gymnasieelevers kunskaper om och svårigheter kring ekvationslösning, avseende struktur, koefficienter och variabler. I en studie har vi även undersökt och jämfört elever från Sverige, Finland och Spanien med syfte att studera deras förmåga att lösa ekvationer samt vilka olika strategier de använder sig av. Utöver detta har vi undersökt lärarstudenters utveckling av matematisk kunskap som är nödvändig vid deras framtida yrkesutövning.

Kontakt: Forskargruppen Teaching and Learning in Mathematics

Undervisningskompetenser
Lärarutbildning skall förbereda blivande lärare för att kunna undervisa. Vad är det då man behöver utveckla för att bli framgångsrik i undervisning? Som ett tänkbart sätt att närma sig detta har vi på Matematiska vetenskaper utvecklat en modell för undervisningskompetenser som nu ligger till grund för utveckling av Chalmers lärarutbildning.

Vi står nu i begrepp att utforska modellens relevans och användbarhet vetenskapligt. Här finns flera tänkbara kontexter att studera. Dels finns lärarutbildningar och deras mål och genomförande. Vad får modellens för konsekvenser på lärarutbildning? Hur påverkar den lärarstudenternas förståelse av yrket och sin egen utveckling? Modellen kan också studeras i samband med matematikundervisning i skolmiljöer. Till exempel kan man fråga sig om man, med modellens som analysverktyg, kan synliggöra kompetensbehov och hur dessa är kopplade till klassrummets specifika förutsättningar. En tredje kontext är lärares livslånga lärande, och det kommande nationella professionsprogrammet. Vad för förståelse ger modellen för lärares utvecklingsbehov? I detta arbete finns också möjlighet att utveckla modellen vidare så att det fångar det väsentliga i verklig undervisningsskicklighet.

Kontakt: Forskargruppen Teaching and Learning in Mathematics

Hur utvecklas studenters matematiska förmågor?
En student som läser matematik utvecklar sina matematiska förmågor. Dessa mäts i viss mån av examination i varje kurs, men vi saknar en helhetsbild av hur studentens förmågor växer under utbildningen. I ett pågående projekt undersöker vi vad som utgör en lärarstudents matematisk kunskap efter utbildningen.

Målet är att måla en bild av några studenters ämneskunskap som grund både för deras utövning av matematik och deras undervisning. Det finns olika modeller för att beskriva lärares ämneskunskaper. En modell baseras på Shulmans Pedagogical Content Knowledge och Balls Mathematical Knowledge for Teaching. En annan modell bygger på ATD (anthropological theory of the didactic). Ytterligare en utgår ifrån modellen för undervisningskompetenser utvecklad på MV.

Det finns möjligheter att delta i undersökningen av ämneslärarstudenter, men även att undersöka en annan grupp med liknande frågeställningar (skolelever eller universitetsstudenter), eller att jobba med att bearbeta själva modellen för matematisk kompetens (se projektet om undervisningskompetens).

Kontakt: Forskargruppen Teaching and Learning in Mathematics
 

Läraralumners perspektiv på sin utveckling
Matematiska vetenskaper har aktiv roll i flera olika ämneslärarprogram i matematik, både 5-åriga utbildningar och kompletterande pedagogiska program.

Genom alumnienkät har vi samlat in information om alumners syn på sin egen utveckling. En initial studie om läraralumneras syn på vad som varit mest värdefullt och vad de saknat under sin utbildning är under arbete. Ur detta kommer flera frågor att väckas kring hur lärarutbildning bör utvecklas för att bättre förbereda studenterna för yrket.

Därefter finns behov att studera alumners utveckling under den första åren i yrket.

• Vilka former av stöd till utveckling har de fått och hur har de påverkats av detta?
• Vilka utmaningar finns under introduktionstiden på första arbetet som matematiklärare och under de första arbetsåren?
• Hur hanteras detta av arbetsgivarna?
• Vad får det för konsekvenser för alumnens kompetensutveckling, förmågor och syn på yrket?

Vi har idag ett enkätmaterial som kan utgöra startpunkten för arbetet, och som senare kan kompletteras med mer data, till exempel genom intervjuer.

Kontakt: Forskargruppen Teaching and Learning in Mathematics

Programmering i matematikundervisning
Som ett resultat av att digital kompetens under de senaste åren har blivit allt viktigare i samhället så har programmering och datalogiskt tänkande introducerats i skolan i flera länder. I Sverige har programmering sedan 2018 implementerats i matematikundervisningen, både inom grundskolan och på gymnasiet.

På gymnasiet är målet att eleverna ska lära sig att använda programmering som verktyg i bland annat problemlösningssituationer. I ett samverkansprojekt med en gymnasieskola undersöker vi på vilka sätt programmering kan erbjuda möjligheter för lärande i matematik jämfört med en mer traditionell undervisning. Bland annat är vi intresserade av att undersöka hur verksamma lärare tillämpar programmering i matematikundervisningen och vilka möjligheter, utmaningar och svårigheter de identifierar. Idag har vi inslag av programmering i flera av matematik- och VFU-kurserna inom ämneslärarutbildningen, men det finns ett behov av att utveckla dessa programmeringsinslag.

En intressant fråga att undersöka är hur lärarstudenternas kunskaper kring hur programmering kan användas som ett verktyg i undervisningen utvecklas under deras utbildning. Det finns även ett behov av att studera hur undervisningen fungerar i praktiken och hur programmeringsinslag i matematikundervisningen påverkar elevers lärande i matematik, framförallt deras problemlösningsförmåga samt hur deras förståelse för det matematiska innehållet och de behandlade matematiska begreppen påverkas.

Kontakt: Forskargruppen Teaching and Learning in Mathematics

Instruktionell undervisning med elevaktiva inslag och återkoppling
Olika former av instruktionell undervisning, tex i forma av föreläsningar, filmer eller texter, är vanligt förekommande i matematikundervisning både på gymnasie- och på universitetsnivå.

Den instruktionella undervisning ifrågasätts dock av många och ställs ofta emot studentaktiva undervisningsformat, där studenterna svarar på frågor eller diskuterar, samt mot återkoppling på studenternas svar och aktiviteter. En hel del vetenskapliga studier har ägnats åt att visa på hur effektiva studentaktiva undervisningsformer och återkoppling är för lärande. Det finns dock mycket som tyder på att instruktioner är en viktig beståndsdel i lärandet.

Vi är intresserade av att undersöka instruktionell undervisning som inkluderar studentaktiviteter och återkoppling.

• Vad blir till exempel konsekvenserna av föreläsande som inkluderar att studenterna med jämna mellanrum ges uppgifter att lösa och diskutera med bänkgrannar, eller av att filmerna stannar upp för att studenten skall svara på frågor?
• Vad gör studenterna vid dessa tillfällen och vilka olika reaktioner finns bland studenterna?
• Vad behöver beaktas i det didaktiska kontraktet för att olika sorters studenter skall delta?
• Vad spelar till exempel återkopplingens utformning för roll för studenterna, deras aktiviteter och deras lärande?

Vi tänker oss detta delvis som designstudier där undervisning genomförs och jämförs.

Kontakt: Forskargruppen Teaching and Learning in Mathematics

Matematikens historia
Vid institutionen pågår forskning inom matematikens historia; dels studeras den tidiga svenska matematikhistorian (1600- och 1700-tal), dels studeras den svenska skolmatematikens historia med fokus på algebraundervisning sedan grundskolans införande fram till idag.

Internationellt pågår det inom det matematikdidaktiska forskningsområdet en diskussion om integrering av matematikens historia i undervisningen. Det finns en mängd argument för varför och hur matematikens historia kan användas i undervisning: till exempel anses matematikens historia vara en motivationsfaktor för elever och matematikhistoria kan dessutom användas för att stödja elevers lärande genom att erbjuda andra perspektiv på matematiska begrepp.

Kunskap om matematikens historia kan leda till en bättre förståelse för olika delar av matematiken och ge oss en djupare medvetenhet om vad matematik som disciplin kan vara.

Vi är nu intresserade av att dels fördjupa kunskapen om den svenska skolmatematikens historia (tex med fokus på något specifikt begrepp eller område), dels bidra till forskningen om integrering av matematikens historia i undervisningen. I det senare fallet kan gärna undervisningsexempel hämtas från den svenska matematikhistorian.

Kontakt: Forskargruppen Teaching and Learning in Mathematics