Det goda lärandet : Energi, resurs, klimat och hållbarhet som del i undervisningen i grundskolan & på gymnasiet

Denna skrift bygger på forskningsrapporten ”Samhällets utvecklings- och omställningsförmå- ga: Framgångsrik skolutveckling för lärares arbete med och elevers lärande i energi, resurs, klimat och hållbarhet” av Anders Jidesjö, Annika Björn, Johan Hedbrant, Sofia Kalliokoski, Maria Petersson och Thomas Tydén.

Samhällets utvecklings- och omställningsförmåga: Framgångsrik skolutveckling för lärares arbete med och elevers lärande i energi, resurs, klimat och hållbarhet : Rapportering av forskningsinsatseri skolutvecklingsprojektet ”KNUT”

Skolutvecklingsprojektet ”KNUT” genomförs i fyra större regioner i Sverige, från Kalmar län och Östergötland i södra Sverige via Dalarna till region ”Biofuel” i norra delarna av landet. Det övergripande syftet med projektet är att arbeta med samhällets påbud om att undervisning i områdena energi, resurs, klimat och hållbarhetsperspektiv behöver ha en starkare position, som en del av den grundläggande utbildningen. Till utvecklingsdelarna har forskningsinsatser genomförts. I varje region finns en mängd olika aktiviteter. Forskningen har inriktat sig på några av dessa med ett följeforskningsupplägg. I Kalmar län har projektet ”Tjejresan” (Kapitel 2) studerats. I Östergötland har lärares arbete med lokala pedagogiska planeringar följts (Kapitel 3). I Dalarna har projekten ”Energijakten” (Kapitel 4), ”Energiutmaningen” (Kapitel 5) och ”Sommarlovsentreprenörerna” (Kapitel 6) beforskats. Längst i norr har lärares arbete med projektarbeten och lärares kollegiala nätverk studerats (Kapitel 7). Till detta har en metastudie genomförts (Kapitel 8), för att utveckla en modell som tydliggör framgångsfaktorer för skolutveckling. Modellen har sin empiriska grund i delprojekten och har utvecklats och testats gentemot dessa. Projektet ”Tjejresan” i Kalmar län har handlat om den problematik som rör bristen på kvinnliga sökande till utbildningar inom naturvetenskap och teknik. Projektet har involverat kvinnliga elever, som i gymnasieskolan valt sådana utbildningsinriktningar. I projektet har eleverna besökt aktörer utanför skolan som arbetar inom områdena energi, resurs, klimat och med hållbarhetsfrågor för att inspirera till kvarhållande samt framtida val inom dessa utbildningsområden. Positiva förebilder har utgjort ett viktigt inslag. Forskningen har handlat om att uppmärksamma elevernas perspektiv på dessa aktiviteter. Empiri har samlats genom enkätinsamling samt deltagande med observations- och intervjumetodik. Resultaten visar att lärare som eleverna mött tidigare och deras hantering av ämnesinnehållet var viktigt för elevernas val till gymnasieskolan, liksom andra viktiga personer i deras omgivning samt tron på en utbildning med stora valmöjligheter. Tjejerna i ”Tjejresan” resonerar också om att skolans sätt att framställa innehållet ofta saknar sammanhang och diskussion samt att de upplevt besöken utanför skolan som viktiga för att förstå något om kunskapens användning. Eleverna talar om att de fått en verklighetsanknytning. Eleverna knyter på så vis aktiviteterna till sitt lärande i skolan, men de talar även om inspiration inför vidare studier. Diskussionen om resultaten är knutna till frågor om utökat samarbete och medvetenhet mellan olika aktörer, betydelser av lärande i och utanför skolan samt läraruppdragets förändrade roll. I kapitel 3 redogörs för lärares arbete med långsiktiga pedagogiska planeringar (LPP). Samarbete mellan lärare i skolor samt mellan stadier för att skapa en förståelse för innehållets progression och vad som görs i olika delar av skolsystemet har studerats. Empiri har samlats från de lärare som arbetat med att upprätta LPP i form av enkäter i samband med att arbetet startade och implementerades. Resultaten visar två huvudinriktningar. En grupp lärare svarar att arbetet varit framgångsrikt i termer av att det funnits stöd och uppmuntran, att det skapar viktiga diskussioner i arbetslag och att det utvecklat undervisningen. Andra har varit mer tveksamma. Majoriteten av lärare var positiva inför möjligheten att sprida LPP till kollegor när arbetet startade, men många fler var tveksamma i samband med implementeringen. Eleverna har i princip inte varit involverade alls i dessa arbeten utan behandlas som mottagare av undervisning när arbetet med LPP är genomfört. Resultaten diskuteras gentemot betydelse av involvering, förhärskande skolkultur, kollegialt lärande och specifikt elevers involvering. Kvaliteter inom dessa områden är diskuterade som troliga för att ytterligare utveckla arbetet. I projektet ”Energijakten” har årkurs 8 elevers besök på ett science center, Framtidsmuséet i Borlänge, studerats. Empiri är samlad från lärare, som tidigare deltagit i dessa aktiviteter, deltagande observationer under energijaktsdagar samt intervjuer med lärare och personal från Framtidsmuséet. Resultaten visar att lärare uppfattar att deras elever blivit mer medvetna om och ökat sina kunskaper om energifrågor. Resultaten varierar dock mellan olika skolor. I vissa resultat beskrivs en skolkultur där schemabrytande aktiviteter välkomnas och uppmuntras. På dessa skolor tas inspiration och erfarenheter från besöken vidare. I andra delar av resultaten beskrivs en skolkultur där olika problem skapar hinder för utveckling. För att projektet ska få utökat genomslag skulle olika skolor behöva en variation av stöd och insatser, som är anpassade till olika förutsättningar. Resultaten diskuteras i relation till behov av projektkontextualisering.”Energiutmaningen” (Kapitel 5) handlar om att öka barns intresse för energi- och miljöfrågor samt stärka lärare i sådana arbeten. Forskningen har handlat om deltagande observationer och gruppintervjuer med elever och lärare. Resultaten visar att eleverna är positiva till materialet och att de fått ökade kunskaper om vad energieffektivisering innebär. Eleverna menar också att de har praktisk vardagsnytta av kunskaperna de lärt sig i skolan. Även lärarna är positiva till projektet och anser att det fungerar bra. Vissa lärare har dock svårigheter med att se hur områden, som energi, resurs, klimat och hållbarhet, ska kunna läggas in på befintliga skolämnen och talar om dessa som nya områden. Att projektet sätter avtryck och uppskattas av lärare och deras elever diskuteras i relation till betydelsen av involvering och delaktighet. Betydelse av förankring på en skola, lärargruppens förutsättningar samt respekt för omständigheter som finns i en lokal miljö med stöd från projektledning lyfts fram och diskuteras som viktiga kvaliteter. Sommarlovsentreprenörerna (Kapitel 6) är en aktivitet som pågår utanför skolan under sommarlovet. Elever i åldrarna 14-20 år arbetar med att starta och driva ett eget företag med miljö- och hållbarhetsfokus. Forskningen har samlat empiri genom intervjuer med konceptansvarig, handledare, coacher, deltagare i projektet, samt representant för Falu kommun. Resultaten visar att aktiviteterna lever upp till syftet med att lyfta in frågor om miljö och hållbarhet i arbetet. Resultaten indikerar att konceptet skapar ett engagemang hos ungdomarna. Diskussionen förs i relation till att redan befintliga verksamheter kan ta in nya frågor. Det behövs inte alltid nya projekt för att energi, resurs, klimat och hållbarhet ska bli en starkare del av ett lärande. Resultaten indikerar också att framgång i energiutmaningen rymmer kvaliteter som att deltagarna äger uppgiften samt att de förstår mening och relevans kopplat till vad de håller på med i aktiviteten. Kapitel 7 handlar om lärarnätverk och projektarbeten i gymnasieskolan. Särskilt energifrågor och energiomställning lyfts fram. Kring arbetet med projektarbeten finns ett etablerat lärarnätverk, som erbjuder stöd till elever. I arbetet ingår också en stipendietävling. I arbetet förekommer näringslivskontakter så projektet rymmer, precis som ”Tjejresan” (Kapitel 2), skolans relationer med aktörer i samhället. Forskningen har handlat om vilka avtryck dessa aktiviteter sätter i form av framtida studier och yrkesval. Empirin är samlad genom intervjuer med lärare, samt genom uppföljande intervjuer med tidigare elever. Vidare har en innehållsanalys genomförts av projektarbeten. Resultaten visar att lärarna är positiva till nätverket och upplever stöd från skolledning. Lärarna är positiva till den fortbildning de blivit erbjudna i nätverket. Resultaten indikerar att nätverket har betydelse för lärarnas långsiktiga engagemang för frågor om energiomställning, hållbar utveckling och miljöfrågor. De tidigare eleverna beskriver att skolans verksamhet med stipendier var något positivt. Däremot är de inte lika tydliga med att koppla dessa skolaktiviteter till val av framtida utbildning och yrkesliv. De beskriver istället att deras intresse för naturvetenskap och teknik grundlades tidigt. Aktiviteterna har haft en funktion i att uppmuntra och skapa stolthet. Resultaten diskuteras i relation till lärare som nyckelpersoner för att föra in kvaliteter i relationen mellan skola och omgivande samhälle. Lärarnas engagemang, samt långsiktigheten genom ett nätverk, borgar för att projektet övergår till en process och blir en del av skolans verksamhet. Involvering av lärare och deras elever i meningsfulla aktiviteter, diskuteras som en förutsättning för att energi-, miljö- och hållbarhetsfrågor ska bli en del av skolans genomförande.Kapitel 8 redovisar ett sätt att modellera frågor om skolutveckling, som tydliggör olika faktorsteg i de processer som uppstår. Modellen är utvecklad ifrån tidigare teoribildning och anpassad till skolans verksamhet. Faktorerna Visionen, Lokal organisation, Yttre aktörer, Nyckelpersoner, Produkt, Mottagare, Resultat, samt Andra faktorer har identifierats. Modellen testades på några av de olika delstudierna. Resultaten visar att modellen kan användas och att den strukturerar och identifierar kritiska steg i de processer som uppstår vid skolutveckling. Faktorerna är inte statiska utan har en dynamisk karaktär. De kan vara svåra att påverka, definiera och möta. Eftersom varje projekt är unikt kräver modellen en flexibel användning. Syftet har inte varit att identifiera en slutgiltig modell, som är det rätta sättet att uppfatta skolutveckling. Den har utvecklats för ett sätt att analysera ett projekt, för att identifiera kritiska faktorer och steg i de processer som kan uppstå. Testningen av modellen illustrerar exempel på användbarhet.Denna rapport redovisar dessa sju delstudier tillsammans med ett introducerande kapitel, som ger en fördjupad och kritisk framställning av olika forskningssammanhang. Kapitel ett utgör på så vis en tolkningsram, samtidigt som det identifierar möjligheter och hinder, som kommande projekt och studier behöver ta sig an. I kapitel ett identifieras ett antal utmaningar, som kan kallas för ramfaktorer. De utgör kontexter, yttre ramverk, som behöver hanteras i skolutvecklingsprojekt. De är identifierade som viktiga att hantera i de processer som kan uppstå vid skolutveckling. De utgör på så vis kritiska faktorer, som kan bidra till att skolutvecklingsprojekt inte når hela vägen in i klassrum.Den första ramfaktorn handlar om relationer mellan det nationella, regionala och lokala. Det uppstår förskjutningar på olika nivåer i dessa relationer. En viktig fråga är därför var problem, som uppstår på de olika nivåerna hanteras. I det nationella ingår till exempel skolans uppdrag, påbud från olika aktörer och projektsatsningar. Det finns tidigare forskning, som har kunnat visa att förändringar på den nationella nivån har begränsad inverkan på det som händer i klassrum. Det tillkommer villkor i skolans omsättning av uppdraget, som på den lokala nivån bidrar till att förskjuta utbildningens genomförande i olika riktningar. Syn på lärande och lärares arbete med elevernas involvering är viktiga delar i detta. Det uppstår asymmetrier i relationen nationellt – lokalt, som behöver förstås för att kunna tolka, hantera och utveckla läraruppdraget. Därför behövs också en kunskapsuppbyggnad kring dessa förhållanden. I avsnitt 1.2 utvecklas dessa resonemang. Att hjälpa lärare förstå skolans roll i samhällsutvecklingen och hur utbildningens funktion varierar i tid är en ytterligare ramfaktor, som också skapar motiven för betydelse av undervisning inom områdena energi, resurs, klimat och hållbarhetsperspektiv. Den historiska förankringen är viktig för att förstå något om skolans situation, som den ser ut idag. Om skolutvecklingsprojekt startar, med ambitioner att förändra kan den historiska förankringen involvera aktörer i varför sådana arbeten är angelägna. Om syftet med olika satsningar istället är oklart kommer åtgärder tendera att ibland bli planlösa. Planlösa i bemärkelsen att de saknar förankring. Det är förankringen som kan bidra till att hålla en riktning. Ett sätt att göra detta mer konkret är att diskutera undervisningsinnehållets identitet och legitimitet. Om sådana mer grundläggande förhållanden blir oreflekterade är det svårt att förstå och tolka skolans uppdrag. Detta utvecklas i avsnitt 1.3. Möten med innehållet i och utanför skolan utgör en tredje ramfaktor och finns beskrivet i avsnitt 1.4. Samhällets utveckling skapar nya förutsättningar för lärande. I flera av delstudierna återkommer frågor som handlar om samarbeten. Det kan röra arbete inom en skola, mellan skolor och med andra aktörer i samhället. Individer kommer idag i kontakt med innehållet på olika sätt. Levd erfarenhet genom deltagande i handling utgör en aspekt av erfarenheter. Allt viktigare blir olika representationer. Det finns en mängd andra aktörer som idag exponerar samma innehåll som skolan, fast på andra sätt. Medierad erfarenhet ingår därför som en allt viktigare förutsättning för lärande. Individers erfarenhetsrepertoar av ett innehåll ser annorlunda ut idag jämfört med tidigare generationers. Tillgängligheten till olika sätt att hantera innehållet ökar. Särskilt intressant blir detta när skolan förväntas samarbeta med externa aktörer. Science center utgör ett sådant exempel på resursmiljö för skolan. Hur kan miljöer utanför skolan engageras, för att berika lärandet i skolan? I kunskapsbegreppet ingår dels att sätta namn på saker, dels att förstå, men också att sätta sig in i kunskapens användning. Dessa tre dimensioner av kunskap är bärande för utbildningens uppdrag. Hur kan utbildningen komponeras så att kunskapsbegreppet tas på allvar? Vidare har Goda möten identifierats som en angelägen ramfaktor, och finns återgivet i avsnittet 1.5. På vissa skolor sker utvecklingsarbete och på andra inte. Vissa lärare ser hinder när andra ser möjligheter. Förhärskande skolkulturer, konkurrerande verksamheter och svårigheter med att se hur innehåll som energi, resurs, klimat och hållbarhet får plats i befintliga skolämnen är exempel på sådant som påverkar utveckling. Olika skolor har olika behov. Hur ser det goda mötet ut, en framgångsrik dialog, som möter, respekterar och förmår hantera variationer i förutsättningarna? Betydelse av medverkan, äkta involvering, förankring och att skapandet av ny kunskap baseras på den kunskap som redan finns är exempel på viktiga utgångspunkter för en fungerande pedagogik. Vidare redovisas i avsnittet 1.6 en fördjupad framställning kring hållbarhetsperspektiv där innehållsfrågans eftersläpning lyfts fram som en kritisk ramfaktor. Flera exempel på forskning återges, som pekar på behovet av att förstå diskussioner om samhällsomställning i relation till konkreta innehållsområden. Energi-, miljö- och hälsoområdena är tydligt diskuterade. Kopplingar mellan ekologiska och ekonomiska perspektiv har dominerat diskussioner, ofta på bekostnad av sociala. Förståelse för människans resursanvändning, och för ekonomisk utveckling är beroende av upplysning om relationen mellan människa och natur. Det pågår en debatt om det behövs ett eget skolämne för att något om hållbarhet ska bli en del av utbildningen eller om uppdraget kan formuleras och organiseras som alla lärares angelägenhet. Om grundläggande utbildning, ska handla om upplysning om kulturen, för individers rätt till att bilda sig en egen åsikt i viktiga frågor krävs ett uppdaterat utbildningssystem, som har kapacitet att göra viktigt innehåll tillgängligt. Frågan har en allvarsam underton. Den handlar i grunden om ett samhälles förmåga att involvera individer i verkliga samhällsfrågor, som upplyser om kulturen. Alternativet kan bli bidrag till känslor av utanförskap. En kunskapsuppbyggnad kring vad olika utbildningsinriktningar betyder för ett samhälles möjligheter till utveckling och omställning, kommer spela en avgörande roll i den utveckling som kommer. I avsnitt 1.7 finns en kritisk redogörelse för utbildningens förmåga att förbereda för vidare studier och samtidigt ge alla elever en allmänbildning. Utbildningens förmåga att vara såväl rekryterande som allmänbildande är identifierad som en sjätte ramfaktor. Om samhället står inför energiomställning, att hantera miljö- och hållbarhetsfrågor behövs expertis. Lika viktigt är en allmänbildad befolkning. Projekt som tar sig an dessa utmaningar behöver balansera. I avsnittet 1.7 redovisas brister i begreppsanvändning i sådana diskussioner. Finns det ett rekryteringsproblem och vad har det i så fall för karaktär? Två konkreta empiriska underlag om rekrytering till gymnasie- och högskolenivå visas, som också indikerar ett behov av att väga in reformeffekter i diskussioner om elevers bristande intresse för vissa utbildningsval. Det empiriska underlaget visar bland annat att högskolesatsningen på 1990-talet i stort ledde till massutbildning inom samhällsvetenskap, juridik, handel och administration. Sverige verkar inte ha lyckats förändra rekryteringen varken inom områdena naturvetenskap, matematik och data eller inom teknik och tillverkning. Avsnitt 1.7 ställer ett antal kritiska frågor om utbildningens situation, som försöker fånga problematikens karaktär. Allvaret i detta handlar om att bygga upp kunskap så att frågor blir rätt formulerade, att projekt inriktar sig på verkliga orsaker till oönskade effekter samt att ansvarsförhållanden blir tydliggjorda i utrop om olika åtgärder. Sveriges förmåga till energiomställning, att hantera miljöutmaningar, hälsoproblem och hållbarhetsperspektiv kräver å ena sidan en utbildning som förbereder för vidare studier och rekryterar framtidens expertis. Lika viktigt är att utbildningen är komponerad så det finns en kapacitet att allmänbilda alla, förbereda för samhällsliv och deltagande i kulturen. En modern utbildning ska kunna hantera båda uppdragen. Ett samhälle blir troget sig självt när det upplyser om och inkluderar sin befolkning i det som är angeläget i kulturen. På så vis är ett uppdaterat utbildningssystem ryggraden i en demokratisk samhällsordning. Att fördunkla viktigt innehåll, hänger samman med utanförskap, känslor av exkludering och att skolan inte upplevs som en meningsfull miljö. På en övergripande nivå visar resultaten att områdena energi, resurs, klimat och hållbarhet skulle kunna utgöra delar av nya visioner för utbildningen. Det skulle kunna öka Sveriges konkurrenskraft och bidra till individers inkludering i verkliga utmaningar. Områden som behöver utvecklas för en sådan inriktning är lärares förståelse för relationer mellan det nationella, regionala och lokala. En sådan förståelse är nödvändig för att kunna tolka skolans uppdrag och omsätta det i konkret undervisning, där elevernas förutsättningar för lärande ingår. Lärare behöver också förstå sitt arbete mer i relation till samhällsutveckling och utbildningens funktion. En sådan förståelse ger identitet åt utbildningens innehållsaspekt. Om utbildningen ska förbereda för samhällsliv, måste samhällslivet vara en utgångspunkt för utbildningen. Skolan är inte ensamt om upplysningsfunktionen. Individer möter innehållet både i och utanför skolan. Skolan ska inte vara i konkurrens med omgivande samhälle. Variationer i innehållets hantering kan utgöra en resurs. Goda möten, som väger in skolkultur, uppdaterar befintliga skolämnen, skapar medverkan och förankring är viktiga. Att lyfta enskilda lärare, som sen ska entusiasmera sina kollegor kan vara en svår väg att gå. Resultaten i detta arbete indikerar snarare betydelsen av lärares deltagande i utvecklingsprocesser, i vilka även eleverna borde ingå i om det ska hända något i den konkreta undervisningens genomförande. Vi lever i ett samhälle som har genomgått modernisering. Visionerna om att bygga och konstruera välfärd är förbi. Samhället har idag svårt att formulera nya visioner. Om vi inte vet vad vi ska hålla på med några generationer framåt, är det inte konstigt om utbildningens funktion blir svår att formulera. Det är vanskligt att säga något om framtiden, men det är också knepigt att dra slutsatsen att skolan ska fortsätta undervisa det innehåll, som bistod det förra samhällsprojektet. Då är det den situationen vi ska tala om. Vad behöver lärare för stöd i detta? Lever vi kvar i en föreställning om att skolan är en plats som ska leverera svar? Exakta svar, för ett industrisamhälles förmåga till utveckling. Alternativ skulle kunna handla om utbildningens kapacitet att bistå samhällets behov av energiomställning och hantera människans resursanvändning med miljö- och hälsokonsekvenser i hållbarhetsperspektiv. Berättelsen om samhällets utveckling och på vilket sätt utbildningen spelar roll, dess funktion, skulle kunna utgöra ett klister mellan det som är viktigt och lärares vardag. Det skulle kunna ge en riktning, som en skylt, i vilken angelägenheten och motivationen för att arbeta med energi, resurs, klimat och hållbarhetsfrågorna ingår. Utbildningen behöver bli förknippad med berättelsen. Ge lärare chansen att äga en sådan utvecklingsprocess tillsammans med sina elever. Det är när de ser förtjänsterna med en sådan process, som det kommer hända viktiga saker i klassrum.

A simplified heat pump model for use in solar plus heat pump system simulation studies

Solar plus heat pump systems are often very complex in design, with sometimes special heat pump arrangements and control. Therefore detailed heat pump models can give very slow system simulations and still not so accurate results compared to real heat pump performance in a system. The idea here is to start from a standard measured performance map of test points for a heat pump according to EN 14825 and then determine characteristic parameters for a simplified correlation based model of the heat pump. By plotting heat pump test data in different ways including power input and output form and not only as COP, a simplified relation could be seen. By using the same methodology as in the EN 12975 QDT part in the collector test standard it could be shown that a very simple model could describe the heat pump test data very accurately, by identifying 4 parameters in the correlation equation found. © 2012 The Authors.

A tool for standardized collector performance calculations including PVT

A tool for standardized calculation of solar collector performance has been developed in cooperation between SP Technical Research Institute of Sweden, DTU Denmark and SERC Dalarna University. The tool is designed to calculate the annual performance of solar collectors at representative locations in Europe. The collector parameters used as input in the tool are compiled from tests according to EN12975, without any intermediate conversions. The main target group for this tool is test institutes and certification bodies that are intended to use it for conversion of collector model parameters (derived from performance tests) into a more user friendly quantity: the annual energy output. The energy output presented in the tool is expressed as kWh per collector module. A simplified treatment of performance for PVT collectors is added based on the assumption that the thermal part of the PVT collector can be tested and modeled as a thermal collector, when the PV electric part is active with an MPP tracker in operation. The thermal collector parameters from this operation mode are used for the PVT calculations. © 2012 The Authors.