Matematikk i lærebøker for fysikk og matematikk - En sammenligningsstudie av lærebøker som brukes i vederegående skole

Abstract

Matematikk har generelt en sentral rolle i fysikk, og er derfor også betydningsfull for den fysikken som undervises i videregående skoler. Samtidig viser flere studier at mange elever sliter med å anvende matematikk i fysikkfaget. Dette til tross for at de ofte har alle de matematiske verktøyene de trenger, og tilsynelatende mestrer de samme konseptene i matematikkfagene. Dette kan gi en mistanke om at det finnes direkte forskjeller mellom fagene, som kan gjør det vanskelig for elevene å overføre kunnskap. For å undersøke dette nærmere, er det i denne studien gjennomført både kvalitative og kvantitative tekstanalyser av norske lærebøker, med mål om å svare på problemstillingen: Hva kjennetegner matematikken som inngår i lærebøker for fysikk i videregående skole, og hvordan skiller dette seg fra lærebøker i matematikk? Resultatene fra denne undersøkelsen indikerer at det finnes både større og mindre forskjeller mellom hvordan matematikk og fysikk presenterer og forholder seg til matematiske områder som algebra, vektorregning, integrasjon og derivasjon. Dette vitner om at man kan se på den matematiske kunnskapen som situert, og slik forankret i de praksisfellesskapene som den tilegnes i. På enkelte områder er den matematikken som inngår i fysikkfagene også mer kompleks enn det elevene er vant med fra tidligere matematikkemner, noe man kan se i lys av kognitiv belastningsteori. Lærere og lærebok-forfattere kan dermed ikke uten videre forvente at elevene er i stand til å overføre kunnskap direkte mellom fagene. Istedenfor burde de tydeliggjøre hva som er likt og ulikt for elevene. På enkelte områder kan kanskje matematikk- og fysikkfagene ha fordel av å samkjøre faginnholdet i enda større grad.

In general, mathematics plays a central role in the academic discipline of physics, and it is therefore also an important part of the physics taught in high schools. Even though the students often have all the mathematical tools they need, and apparently master the same concepts in mathematics subjects, several studies show that many students struggle to apply mathematics in physics. This raises the question whether there exist differences between the subjects that make it difficult for students to transfer their knowledge between the diciplines. To investigate this further, both qualitative and quantitative text analyses of Norwegian textbooks were conducted, with the aim of answering the research question: What characterizes the mathematics included in high school physics textbooks, and how does this differ from mathematics textbooks? The results of this study indicate that there are both major and minor differences in how mathematics and physics present and relate to mathematical areas such as algebra, vector calculus, integration, and differentiation. This suggests that mathematical knowledge can be viewed as situated, and thus rooted in the fields of practice in which it is acquired. Considering cognitive load theory, it can also be seen that in some areas the mathematics included in the physics subjects is more complex than the students are used to from earlier mathematics subjects. Therefore, teachers and textbook authors cannot expect that the students will be able easily to transfer knowledge freely between the subjects. They should instead make the similarities and differences clear to the students. The mathematics and physics subjects could perhaps also benefit from coordinating their curriculum to an even greater extent.