Beror svårigheter inom ämnena på verktyg som saknas i verktygslådan eller på bristande kognitiva förmågor?
Matematik är ett hierarkiskt ämne där ett matematiskt ämnesområde ofta bygger på tidigare inlärd matematik och fysik är ett ämne som till stora delar baseras på matematik. Elever som tillgodogjort sig all matematik från tidigare kurser har oftast inga större problem att lära sig nya matematiska ämnesområden, medan elever som missat ett eller flera tidigare områden kan få problem med att lära sig.
Det är vanligt med synen på en matematisk verktygslåda som eleverna ska införskaffa vilket gör det logiskt att om ett visst verktyg saknas uppstår problem att utföra uppgifter som kräver det verktyget. Dock är forskningen inte helt överens kring betydelsen av ”verktygslådan” och många forskare anser att elevers kognitiva förmåga är mer avgörande för hur eleverna lyckas med matematiken. Tossavainen et. al (2021) lyfter fram att diskussioner med elever kring de teoretiska matematiska grunderna tillsammans med grundläggande resonemang kring hur matematiken ska tillämpas, har visat sig leda till bättre resultat än när elever försöker använda färdiga matematiska verktyg ur en verktygslåda.
Undervisning inom matematik och fysik handlar mycket om att eleverna ska använda sina kognitiva förmågor för att lösa övningsuppgifter, där elever lär sig bäst genom att försöka ”komma på lösningen själv”. Läraren har en guidande funktion med att hjälpa eleverna med tips eller inslag som möjliggör för eleverna att lösa uppgifterna. Desto fler verktyg en elev har i verktygslådan desto mindre kognitiva förmågor behövs normalt för att lösa uppgiften, samt om ett visst nödvändigt verktyg saknas så hjälper det oftast inte med goda kognitiva förmågor. Ett annat sätt att se på saken är att om eleven kommer på lösningen har eleven redan införskaffat kunskaper för att lösa uppgiften, varvid uppgiften egentligen blir en repetition av redan befintliga kunskaper. Men om eleven inte kommer på lösningen till uppgiften trots ett seriöst försök att göra det, kommer eleven inte att lära sig någonting av att försöka själv ytterligare. I dess lägen anser elever sig då i många fall sämre på matematik eller fysik än andra när det i stället handlar om att eleven ännu inte lärt sig de metoder som behövs för att lösa uppgiften. Tossavainen et. al (2015) lyfter fram vikten av att lärare hjälper elever att hitta en inre lärandeinriktad motivation som hjälper eleverna att utveckla en positiv uppfattning om deras egen förmåga att lösa uppgifter, i stället för att elever enbart ska arbeta med att förbättra sina kognitiva förmågor. Läraren kan hjälpa eleven och visa hur uppgiften löses så att eleven kan lära sig den metod som saknades, men lärarens resurser är begränsade och det är inte alltid att alla elever får den lärartidtid som skulle behövas. När elever arbetar på egen hand utanför skoltid finns inte heller möjligheten att få guidning eller hjälp av läraren.
Men med hjälp av genomarbetade självförklarande lösningar är i dessa lägen en stor hjälp för eleverna att själva lära sig och införskaffa den kunskap och de metoder som behöver behärskas för att lösa uppgiften. Med andra ord finns det egentligen inga elever som är sämre på matematik eller fysik än andra, utan snarare elever som redan lärt sig metoder att lösa vissa uppgifter och elever som ännu inte gjort det.* Det är viktigt att detta kommuniceras till eleverna och att de förstår att det förhåller på detta sätt. När alla elever inser detta blir det tydligt för dem att alla kan lära sig och bli bra på matematik och fysik. Däremot finns det elever som förstår och lär sig snabbare än andra elever men på gymnasieskolan finns få uppgifter som inte alla elever kan lära sig att lösa. Elever behöver bara olika tid på sig och vissa elever behöver mer övning och repetition samt mer tydliga lösningar än andra
Både lärare och elever bör dock känna till att elever lär sig matematik och fysik på två övergripande sätt beroende på personliga egenskaper. * Givetvis finns det unika högpresterande elever som kan tyckas har en bättre fallenhet för ämnet än andra elever och det finns förstås ett flertal orsaker till dessa elevers prestation. Men ofta handlar det om ett större intresse för ämnet än andra elever har och att den högpresterande eleven härigenom, lagt ner mycket mer tid genom åren på att lära sig ämnet väl.