Naturvetenskap i förskolan : En intervjustudie om pedagogers beskrivning av barns naturvetenskapliga lärande i åldern 1-3 år

Syftet med denna studie är att få kunskap om hur pedagoger i förskolan beskriver att de arbetar med naturvetenskap och barn i åldern 1-3 år samt hur de beskriver sina erfarenheter av hur barn lär sig naturvetenskap. För att söka denna kunskap användes följande frågeställningar: ”Hur beskriver pedagoger sina erfarenheter av hur små barn lär sig naturvetenskap?”, ”Vad beskriver pedagoger att små barn i förskolan behöver lära sig i naturvetenskap?”, ”På vilket sätt uttrycker pedagoger att de skapar förutsättningar för små barns naturvetenskapliga lärande?”, samt ”Hur beskriver pedagoger att de arbetar med naturvetenskap med små barn?”. Studien har genomförts genom intervjuer med fem pedagoger i en kommun i Mellansverige. Respondenterna anser att barns naturvetenskapliga lärande handlar om att barn får undersöka, utforska och uppleva naturvetenskap med sin kropp. Intervjusvaren påvisar att barns spontana naturvetenskapliga verksamhet är en stor del av respondenternas arbete med naturvetenskap i förskolan. Respondenterna ser även sig själva och sitt engagemang och intresse som en viktig förutsättning för barns naturvetenskapliga lärande. Sitt arbete med naturvetenskap i förskolan beskriver respondenterna som att det mest handlar om ämnet biologi. Då respondenterna exemplifierade olika aktiviteter eller händelser som de menar speglar deras naturvetenskapliga verksamhet i förskolan så anger de bland annat arbete med växtprocesser, vattenlek, bygglek, årstider, väder, internet och naturkännedom. Genom dessa exempel påvisar respondenterna även aktiviteter inom kemi, fysik och teknik och inte bara inom biologi.

Anomalous spin-related quantum phase in mesoscopic hole rings

We have obtained numerically exact results for the spin-related geometric quantum phases that arise in p-type semiconductor ring structures. The interplay between gate-controllable (Rashba) spin splitting and quantum-confinement-induced mixing between hole-spin states causes a much higher sensitivity of magnetoconductance oscillations to external parameters than previously expected. Our results imply a much-enhanced functionality of hole-ring spin-interference devices and shed new light on recent experimental findings.

Sagnac rotational phase shifts in a mesoscopic electron interferometer with spin-orbit interactions

The Sagnac effect is an important phase coherent effect in optical and atom interferometers where rotations of the interferometer with respect to an inertial reference frame result in a shift in the interference pattern proportional to the rotation rate. Here, we analyze the Sagnac effect in a mesoscopic semiconductor electron interferometer. We include in our analysis the Rashba spin-orbit interactions in the ring. Our results indicate that spin-orbit interactions increase the rotation-induced phase shift. We discuss the potential experimental observability of the Sagnac phase shift in such mesoscopic systems.

Effects of a quantum measurement on the electric conductivity : Application to graphene

We generalize the standard linear-response (Kubo) theory to obtain the conductivity of a system that is subject to a quantum measurement of the current. Our approach can be used to specifically elucidate how back-action inherent to quantum measurements affects electronic transport. To illustrate the utility of our general formalism, we calculate the frequency-dependent conductivity of graphene and discuss the effect of measurement-induced decoherence on its value in the dc limit. We are able to resolve an ambiguity related to the parametric dependence of the minimal conductivity.

Refraction in spacetime

Refraction, interference, and diffraction are distinguishing features of wavelike phenomena. Although they are usually associated only with a purely spatial wave-propagation pattern, analogs to interference and diffraction involving the spatio-temporal dynamics of waves in one dimension have been discussed. We complete the triplet of analogies by discussing how spatio-temporal analogs to refraction are exhibited by a quantum particle in one dimension that is scattering off a step barrier. Similarly, birefringence in spacetime occurs for a spin-1/2 particle in a magnetic field.

Fysikundervisningen i årskurs F-6 : En systematisk litteraturstudie om hur fysikundervisning kan utföras utanför klassrummet

Sammandrag Syftet med denna litteraturstudie var att kartlägga forskning om hur fysikundervisning kan utföras utanför klassrummet och avser undervisningen i årskurs F-6. Frågeställningarna har besvarats med hjälp av en systematisk litteraturstudie i databaserna Google Scholar, ERIC, avhandlingar.se, NorDiNa och DiVA. Resultaten visar att stora delar av kursplanen i fysik går att tillämpa utanför klassrummet och det område som berörs mest i litteraturen är kopplat till undervisning om kraft och rörelse. Många platser utomhus kan användas för undervisningen i fysik, t.ex. skolgården, som är det vanligaste exemplet, men även, tivolin, nöjesparker, museum och utställningar. Bland annat lyfts fördelarna med att bedriva undervisning i en autentisk miljö samt möjligheten att bättre fånga elevernas intresse för fysik fram. Utmaningarna handlar främst om kompetensutveckling hos pedagogerna, både inom ämnet fysik och om utomhuspedagogik generellt.

Gravitational self-localization for spherical masses

In this work, I consider the center-of-mass wave function for a homogenous sphere under the influence of the self-interaction due to Newtonian gravity. I solve for the ground state numerically and calculate the average radius as a measure of its size. For small masses, M≲10−17 kg, the radial size is independent of density, and the ground state extends beyond the extent of the sphere. For masses larger than this, the ground state is contained within the sphere and to a good approximation given by the solution for an effective radial harmonic-oscillator potential. This work thus determines the limits of applicability of the point-mass Newton Schrödinger equations for spherical masses. In addition, I calculate the fringe visibility for matter-wave interferometry and find that in the low-mass case, interferometry can in principle be performed, whereas for the latter case, it becomes impossible. Based on this, I discuss this transition as a possible boundary for the quantum-classical crossover, independent of the usually evoked environmental decoherence. The two regimes meet at sphere sizes R≈10−7 m, and the density of the material causes only minor variations in this value.

Extramuralt lärande i forskarmiljö : Gymnasieforskarskola för klasser inom NV-programmen

Kan det vara så att extramuralt lärande i forskarmiljö för elever vid gymnasiets naturvetenskapliga program kan öka motivationen till vidare studier inom naturvetenskap? Extramuralt lärande innebär allt lärande som sker under aktiviteter utanför skolan. Jag har i den här studien följt och intervjuat en klass i åk 2 som tillbringat en vecka på forskarskola i Garpenberg. En av frågorna i denna studie var om arbetssättet påverkat dem, och i så fall hur, om det har lockat eller avskräckt? Resultatet visar att alla elever i den här studien tyckte att forskarveckan var rolig och intressant. Ungefär 80% hade redan innan bestämt sig för att läsa vidare, men ca 45% ansåg att deras motivation till att läsa vidare hade ökat i och med forskarskolan. Höstens resultat ligger lite över genomsnittet som visar att ca 31% av gymnasieeleverna som under de sex åren som forskarskolan funnits har upplevt en ökad studiemotivation. En internationell studie från England inom extramuralt lärande visar på att många elever tycker att skolundervisningen är tråkig, irrelevant och för gammal och att den har en design som endast tilltalat ett fåtal elever. Däremot tycker eleverna att extramuralt lärande vid s k Science centers, botaniska trädgårdar och museum m fl presenterar vetenskapen på ett intressant och inspirerande sätt. Jag försöker i den här studien att se lärandet ur ett sociokulturellt perspektiv samt dra paralleller mellan tidigare studier om Science centers och min undersökning om forskarskolan som båda erbjuder extramuralt lärande. Jag anser dock att forskarskolan gör det lite mer konkret eftersom eleverna får genomföra ett projekt som de sedan redovisar inför alla forskare och övriga elever. Upplägget för ett besök på ett museum eller vetenskapscentra ser lite annorlunda ut. De allra flesta eleverna i studien insåg nyttan med att läsa ämnen som matematik, fysik, kemi och biologi, och de tyckte att arbetsformen att kombinera fältstudier med teori och laboratorieverksamhet var mycket givande. Eleverna ansåg att de under forskarskolan fått en inblick i hur det kan vara att arbeta som forskare men det var endast en elev som kunde tänka sig det yrket i framtiden. Studiens resultat gäller endast för de elever som deltagit i enkätundersökningen och kan inte sägas vara generaliserbart för alla elever på gymnasiets NV-program.

Simple Question, Complex Answer : Pathways Towards a 50% Decrease in Building Energy Use

Addressing building energy use is a pressing issue for building sector decision makers across Europe. In Sweden, some regions have adopted a target of reducing energy use in buildings by 50% until 2050. However, building codes currently do not support as ambitious objectives as these, and novel approaches to addressing energy use in buildings from a regional perspective are called for. The purpose of this licentiate thesis was to provide a deeper understanding of most relevant issues with regard to energy use in buildings from a broad perspective and to suggest pathways towards reaching the long-term savings objective. Current trends in building sector structure and energy use point to detached houses constructed before 1981 playing a key role in the energy transition, especially in the rural areas of Sweden. In the Swedish county of Dalarna, which was used as a study area in this thesis, these houses account for almost 70% of the residential heating demand. Building energy simulations of eight sample houses from county show that there is considerable techno-economic potential for energy savings in these houses, but not quite enough to reach the 50% savings objective. Two case studies from rural Sweden show that savings well beyond 50% are achievable, both when access to capital and use of high technology are granted and when they are not. However, on a broader scale both direct and indirect rebound effects will have to be expected, which calls for more refined approaches to energy savings. Furthermore, research has shown that the techno-economic potential is in fact never realised, not even in the most well-designed intervention programmes, due to the inherent complexity of human behaviour with respect to energy use. This is not taken account of in neither current nor previous Swedish energy use legislation. Therefore an approach that considers the technical prerequisites, economic aspects and the perspective of the many home owners, based on Community-Based Social Marketing methodology, is suggested as a way forward towards reaching the energy savings target.

Fysikundervisning inom årskurserna 1-6 : Hur klasslärare respektive lärare på science center ser på fysikundervisning

Studiens syfte är att skapa kunskap om hur några lärare vid science center respektive klasslärare bedriver fysikundervisning för elever i årskurs 1-6. Studien har ett konstruktivistiskt perspektiv och grundar sig på intervjuer. Följande tre frågor har ställts och besvarats: 1) Vilket innehåll från kursplanen i fysik genomförs utanför klassrummet enligt lärare vid science center respektive klasslärare? Båda lärarkategorierna bedriver undervisning i Kraft och rörelse, Fysiken i naturen, Fysiken i vardagslivet, samt Fysiken och världsbilden. 2) Vilka arbetssätt uppger lärare vid science center respektive klasslärare att de använder sig av vid fysikundervisning? Båda lärarkategorierna uppger ett undersökande arbetssätt, fältstudier och observationer samt kommunikativt arbetssätt. 3) Vilka likheter och skillnader finns mellan den undervisning i fysik som beskrivs av lärarna vid science center jämfört med den undervisning som beskrivs av klasslärarna? Den största likheten är att båda lärarkategorierna utgår från ett undersökande arbetssätt. Den mest framträdande skillnaden är att lärare vid science center inte använder sig av dokumentation. En slutsats är att båda lärarkategorierna bedriver fysikundervisning utanför klassrummet med ett varierat centralt innehåll. Klasslärarna väljer i hög grad själva arbetssätt men att dessa varierar beroende på vilka resurser som finns samt vilken erfarenhet läraren har. Science center kan erbjuda andra aktiviteter eftersom det där finns andra resurser än på skolorna och i skolornas närmaste omgivning.

Hur undervisning i naturvetenskap planeras och genomförs med andraspråkselever i klassrummet : Fem lärares beskrivning av sin undervisning i årskurs 1 - 3

Syftet med denna studie är att få kunskap om hur lärare för årskurs 1 - 3 planerar och genomför NO-undervisningen med andraspråkselever i fokus. Studiens syfte preciseras i följande tre frågeställningar: hur beskriver lärare att de planerar för NO-undervisningen med andraspråkselever i åtanke?, hur beskriver lärare på vilket sätt de arbetar och vilka undervisningsmetoder som används för att ge andraspråkseleverna möjlighet att uppnå förmågorna inom NO för årskurs 1 - 3? samt vilken eller vilka förmågor inom naturvetenskap beskriver lärare är svårare respektive enklare att planera, genomföra och arbeta med? För att svara på studiens syfte och frågeställningar har kvalitativa intervjuer genomförts med fem lärare i årskurs 1 – 3. I studiens resultatavsnitt framkommer det att ämnesspecifika terminologier är svårt för andraspråkselever eftersom många inte har ordförrådet. Därför bör lärare konkretisera dessa ord och begrepp genom att exempelvis ge bildstöd, konkreta exempel, visa film, göra praktiskt och lära med både kroppen och sinnen. Detta ger eleverna möjlighet att greppa orden men även lägga dem på minnet. Flera lärare i studien påtalade vikten av att låta eleverna kommunicera med en kamrat, handledare eller resurs som talar samma modersmål. Dessa samtala och diskussioner gör att eleverna inte går miste om ämneskunskaperna. Vidare har det framkommit att flera av lärarna anser att förmågan att genomföra systematiska undersökningar i biologi, fysik och kemi är den enklaste att planera/genomföra/arbeta med. Detta har en avspegling i studiens teoretiska ansats, pragmatismen, således att det inte går att skilja på praktik och teori eftersom både praktik och teori finns människans handlingar.

"Jag slåss med rosa handskar, men de är fan inte fluffiga" : En kvalitativ studie om verksamheten Pink Gloves Boxing

Syftet med denna studie var att undersöka vilken betydelse verksamheten Pink Gloves Boxing haft för enskilda deltagares psykosociala livssituation, som öppenvårdsinsats i Borlänge kommun. Dessutom har syftet varit att undersöka vilka komponenter i verksamheten som bidragit till en eventuell förändring avseende psykosocial livssituation. Då studien ämnat fånga deltagares subjektiva upplevelser av Pink Gloves Boxing har det empiriska materialet insamlats genom semistrukturerade intervjuer med sex deltagare. Genom en tematisk analys av det insamlade materialet framkom centrala teman och subteman, vilka utgjort grunden i studiens resultatdel. För att analysera resultatet har en teoretisk tolkningsram tillämpats, vilken innefattat teorier om empowerment och genus. Samtliga informanter pekar på bättre fysik och ökad psykisk hälsa, av sitt deltagande i verksamheten. Stresshantering, aggressionskontroll och grupptillhörighet är exempel på förtjänster av ett deltagande, som informanterna framhållit. Gynnande komponenter som framträder i verksamheten är tränarnas roll, gruppen, träningsformen och verksamhetens upplägg, som exempelvis endast kvinnliga deltagare och gruppsamtal.

Wear of coated and uncoated PCBN cutting tool used in turning and milling

This licentiate thesis has the main focus on evaluation of the wear of coated and uncoated polycrystalline cubic boron nitride cutting tool used in cutting operations against hardened steel. And to exam the surface finish and integrity of the work material used. Harder work material, higher cutting speed and cost reductions result in the development of harder and more wear resistance cutting tools. Although PCBN cutting tools have been used in over 30 years, little work have been done on PVD coated PCBN cutting tools. Therefore hard turning and hard milling experiments with PVD coated and uncoated cutting tools have been performed and evaluated. The coatings used in the present study are TiSiN and TiAlN. The wear scar and surface integrity have been examined with help of several different characterization techniques, for example scanning electron microscopy and Auger electron spectroscopy.   The results showed that the PCBN cutting tools used displayed crater wear, flank wear and edge micro chipping. While the influence of the coating on the crater and flank wear was very small and the coating showed a high tendency to spalling. Scratch testing of coated PCBN showed that, the TiAlN coating resulted in major adhesive fractures. This displays the importance of understanding the effect of different types of lapping/grinding processes in the pre-treatment of hard and super hard substrate materials and the amount and type of damage that they can create. For the cutting tools used in turning, patches of a adhered layer, mainly consisting of FexOy were shown at both the crater and flank. And for the cutting tools used in milling a tribofilm consisting of SixOy covered the crater. A combination of tribochemical reactions, adhesive wear and mild abrasive wear is believed to control the flank and crater wear of the PCBN cutting tools. On a microscopic scale the difference phases of the PCBN cutting tool used in turning showed different wear characteristics. The machined surface of the work material showed a smooth surface with a Ra-value in the range of 100-200 nm for the turned surface and 100-150 nm for the milled surface. With increasing crater and flank wear in combination with edge chipping the machined surface becomes rougher and showed a higher Ra-value. For the cutting tools used in milling the tendency to micro edge chipping was significant higher when milling the tools steels showing a higher hard phase content and a lower heat conductivity resulting in higher mechanical and thermal stresses at the cutting edge.

Stellar Models in General Relativity

Neutron stars are some of the most fascinating objects in Nature. Essentially all aspects of physics seems to be represented inside them. Their cores are likely to contain deconfined quarks, hyperons and other exotic phases of matter in which the strong interaction is the dominant force. The inner region of their solid crust is penetrated by superfluid neutrons and their magnetic fields may reach well over 1012 Gauss. Moreover, their extreme mean densities, well above the densities of nuclei, and their rapid rotation rates makes them truly relativistic both in the special as well as in the general sense. This thesis deals with a small subset of these phenomena. In particular the exciting possibility of trapping of gravita-tional waves is examined from a theoretical point of view. It is shown that the standard condition R < 3M is not essential to the trapping mechanism. This point is illustrated using the elegant tool provided by the optical geometry. It is also shown that a realistic equation of state proposed in the literature allows stable neutron star models with closed circular null orbits, something which is closely related to trapped gravitational waves. Furthermore, the general relativistic theory of elasticity is reviewed and applied to stellar models. Both static equilibrium as well as radially oscillating configurations with elasticsources are examined. Finally, Killing tensors are considered and their applicability to modeling of stars is discussed

Type Ia Supernova Cosmology : Quantitative Spectral Analysis

Type Ia supernovae have been successfully used as standardized candles to study the expansion history of the Universe. In the past few years, these studies led to the exciting result of an accelerated expansion caused by the repelling action of some sort of dark energy. This result has been confirmed by measurements of cosmic microwave background radiation, the large-scale structure, and the dynamics of galaxy clusters. The combination of all these experiments points to a “concordance model” of the Universe with flat large-scale geometry and a dominant component of dark energy. However, there are several points related to supernova measurements which need careful analysis in order to doubtlessly establish the validity of the concordance model. As the amount and quality of data increases, the need of controlling possible systematic effects which may bias the results becomes crucial. Also important is the improvement of our knowledge of the physics of supernovae events to assure and possibly refine their calibration as standardized candle. This thesis addresses some of those issues through the quantitative analysis of supernova spectra. The stress is put on a careful treatment of the data and on the definition of spectral measurement methods. The comparison of measurements for a large set of spectra from nearby supernovae is used to study the homogeneity and to search for spectral parameters which may further refine the calibration of the standardized candle. One such parameter is found to reduce the dispersion in the distance estimation of a sample of supernovae to below 6%, a precision which is comparable with the current lightcurve-based calibration, and is obtained in an independent manner. Finally, the comparison of spectral measurements from nearby and distant objects is used to test the possibility of evolution with cosmic time of the intrinsic brightness of type Ia supernovae.