Hemtentamen i naturvetenskaplig ämnesdidaktik
Hemtentamen i naturvetenskaplig ämnesdidaktik
5 poäng
vt-99 LHS
Magnus Lagerberg
Målsättning för elevernas kunskaper
Kursplaner
Gemensamma mål för NO ämnena:
Skolan skall i sin undervisning i de naturorienterade ämnena
sträva efter att eleven utvecklar kunskaper om energiflödet från
solen genom olika naturliga och tekniska system på jorden samt om
de naturliga kretsloppen.
Mål för kursen energiomvandlingar (med avseende på elektricitet
fysik).
Strävansmål: att eleven utvecklar
kunskaper om energi och energiformer, energiomvandlingar och
energikvalitet samt om samhällets energiförsörjning.
(insikter i elektricitetsläran och magnetismen)
Uppnåendemål vid slutet av det nionde skolåret:
Eleven skall
känna till olika energiformer och energiomvandlingar och känna
till att energin vid dessa omvandlingar alltid bevaras samt därmed
förenade miljö och säkerhetsproblem
(veta vad som menas med elektrisk krets och känna till begreppen
ström , motstånd, spänning, elektrisk energi och effekt och hur
elektrisk ström kan genereras ur mekanisk rörelse.)
Vår målsättning(lokal arbetsplan):
Eleverna ska i slutet av det nionde skolåret ha utvecklat
kunskaper om olika energiflöden, energiprincipen, energikällor,
energiformer, energiomvandling samt insikter kring vårt
energiberoende och den tillhörande miljöproblematiken. Eleverna ska
kunna skilja på naturvetenskapliga och vardagliga begrepp.
Definitioner (stoffurval) tema energi:
· Energiflöden: Energiflödet från solen är direkt eller indirekt
den dominerande källan för alla former av energi, med undantag av
kärnenergi, magnetisk och kemisk energi, och som sådan en
förutsättning för vår existens på denna planet.
· Energikällor och deras ursprung: Lagrade energikällor sk.
fossila bränslen, nybildas mycket långsamt: naturgas, råolja,
stenkol och torv. Uran nybildas inte.
· Flödande energikällor härstammar från solen. Kommersiellt
viktigast är vattenkraften men även vind- och vågenergi, ved och
annan biomassa samt jordvärme och tidvatten.
· Exempel på energibärare som inte är energikällor är
elektricitet och vätgas. Dessa finns alltså inte som naturresurs,
utan måste framställas med hjälp av någon energikälla.
· Energiprincipen är en empirisk fysikalisk lag som säger att
energi inte kan förintas eller nyskapas, utan bara omvandlas från
en energiform till en annan.
· Energiomvandling: en energiform kan förbrukas, vilket sker då
en energiform omvandlas till en eller flera andra energiformer.
· Energiformer: mekanisk, elektrisk, magnetisk, värme, kemisk,
strålnings och kärnenergi. Enligt relativitetsteorin har även massa
energi.
· Miljöproblematiken: 80% av människans energibehov tillgodoses
av olja, kol och naturgas. Vid förbränning av fossila bränslen i
ren form samt i förädlingsprocesser frigörs en mängd produkter som
kan ha en negativ effekt på vår natur. Dominerande a biprodukt är
koldioxiden som i sin tur orsakar växthuseffekten med tillhörande
globala effekter. Svavel och kväveoxider orsakar försurning.
Lagringsproblemen av restprodukter från kärnkraften löses
tillfälligt genom placering i urberget. Med kärnkraft hör även
säkerhetsaspekten: risk för radioaktiva utsläpp samt
kärnvapenspridning. Ett effektivare energiutnyttjande är en del av
lösningen på dessa problem men är dock ändå inte tillräcklig.
Förbränningen av fossila bränslen måste minskas. Ett annat viktigt
forskningsområde är lagringen av energi. Av den flödande energin
från solen lyckas människan endast samla in och använda ca en
tiondels promille. Bioenergi och vattenkraft utnyttjas idag på ett
kvantitativt betydelsefullt sätt medan t.ex. vindkraft, vågkraft
och direkt solbelysning endast bidrar marginellt.
Motivation:
”Att vara lärare är ett av de viktigaste yrken som finns.” säger
Bodil Jönson fysikprofessor i Lund. Genom att utbilda ungdomar till
en bättre förståelse av grundläggande begrepp och sammanhang skapar
vi samtidigt ett hopp om en bättre värld. Men vi måste satsa
brett:
The goal of a broad scientific lteracy applies as much to the
aspiring specialist as to the
student who will choose a non-science career path (Driver er.
al. ”Young people´s
images of science)
Vilket bäst torde ske genom att anpassa undervisningen till
elevernas vardag och anknyta till kunskaper de redan har.
Thomas och Durant(1987) listar fem argument för en bred folklig
förståelse av naturvetenskapen (min översättning):
· Det ekonomiska argumentet: vi behöver en god tillgång på
kvalificerade naturvetare för att underhålla och utveckla de
industriella processerna på vilka samhällets grundvalar vilar.
· Nyttoargumentet: varje människa behöver förstå en del
naturvetenskap för att sköta tekniska föremål och processer de
möter i vardagslivet.
· Demokratiska argumentet: i en demokrati är det önskvärt att så
många som möjligt kan delta i beslutsfattande, många viktiga frågor
innefattar naturvetenskap och teknologi; för att kunna delta i
diskussioner, debatter och beslutsfattande bör varje människa
förstå naturvetenskapen.
· Kulturella argumentet: naturvetenskapen är en enorm kulturell
bedrift, alla bör få möjlighet att värdesätta den.
· Moraliska argumentet: tillämpningen av naturvetenskapen
innefattar normer och förpliktelser som är av större betydelse
I dagens svenska skola är de flesta ungdomar hänvisade till
vidare studier på minst gymnasienivå. En del av dem läser vidare på
naturvetenskapliga linjer där de formella kunskaperna betonas.
Andra gymnasieelever läser naturkunskap som är en fördjupning av
grundskolekursen. För bägge dessa grupper är det av största vikt
att få en grundläggande förståelse för de naturvetenskapliga
begreppen.
Nationella studier visar att elever vid inträdet i
gymnasieskolan har många brister i den
grundläggande begreppsförståelsen. Därför bör stor uppmärksamhet
ägnas åt elevernas
grundläggande begreppsförståelse. (NA-spektrum nr 11)
Problematik:
Det centrala begreppet i detta avsnitt är begreppet energi. Ett
abstrakt begrepp vi inte kan se, endast se verkningarna av. Detta
komplicerar ämnet.
Dels har vi den vardagliga betydelsen av livskraft:
En inneboende (god) förmåga att åstadkomma handlingar eller
påtagliga resultat.
T.ex. energiknippe, energilös, överflödsenergi, barns energi är
outsinlig, han hade inte energi nog att ta itu med disken, lägg ned
lite energi på att finna en lämplig sysselsättning.
Dels det naturvetenskapliga systembegreppet: förmåga till
utveckling eller arbete.
T.ex. energifattig, energimättad, födoämnen som är fattiga på
energi.
Sutton betonar hur viktigt det är att väcka upp ordens
inneboende kraft.
The more familiar a word is, the more fossilised dead or dormant
it becomes and the
mor difficult it can be to re-activate… (Sutton ”Words, science
and learning)
Bl.a tar Sutton upp ett exempel på hur Faraday söker hjälp hos
en äldre kollega i sitt sökande efter passande ord relaterade till
begreppet elektrolys. Vem kommer ihåg vilket som är upp och ned när
man hör orden anod och katod. Faraday föreslog eisode och exode och
eastode och westode (anknytning till magnetismens nord och sydpol)
men gav efter för den äldre kollegans förslag anod och katod från
grekiskans väg upp och väg ned. Jag skulle ha föredragit uppväg och
nedväg för att sträva efter en mer självklar betydelse för oss som
inte har grekiska som modersmål.
Ordet energi härstammar från franskans énergie av latinets
energi´a och av gekiskans ene´rgeia”verksamhet”, ”handlingskraft”.
Begreppet går tillbaka åtminstone till Galilei på 1600talet, men
först på 1800 talet utvecklades det så att det kunde förklara en
rad egenskaper hos naturen bl.a. sambanden mellan arbete, värme och
rörelse.
Vardagsbegrepp kontra naturvetenskapligt begrepp
Elevers förförståelse grundar sig ofta på vardagsord.
Vardagsorden kännetecknas av att de skall kunna användas i många
olika sammanhang. De har ett socialt inslag och är ofta vaga och
odefinierade för att kunna tolkas positivt i samtal med andra.
Tolkningen är ofta starkt situationsbunden.
Vardagskunskaperna innehåller ofta flera uppenbara motsägelser.
Så finns t.ex. på energiområdet föreställningen, att man får mer
energi genom att träna kroppen jämsides med föreställningen att
energi går åt då man tränar.
Vardagskunskaper spelar stor roll under inlärningsprocessen. I
många fall används samma ord vardagligt och vetenskapligt. Tidens
tand gör att även korrekt inlärda vetenskapliga kunskaper tenderar
att duka under och eleverna återvänder till vardagskunskaperna.
(Na-spektrum nr 11 sid 77)
Vi måste träna eleverna i att använda begreppen efter sammanhang
och situation. Vår strävan kan knappast vara att utbilda
”naturvetarnördar” som saknar social förmåga och endast använder
orden i dess naturvetenskapliga betydelse. Men det är lika viktigt
att kunna använda de naturvetenskapliga begreppen om sammanhanget
och situationen kräver det.
Solomon har visat att elever som kan använda bägge typerna av
begrepp relaterade till varandra bevarar sina kunskaper längre.
Annars är det ju vanligt att eleverna en tid efter studerat avsnitt
glömmer bort de abstrakta förklaringarna och då återfaller till
vardagskunskapen.
En vetenskapligt ställd fråga kan utlösa tre olika slags
svar:
1. vardagsbetonade förklaringar.
2. vetenskapliga förklaringar
3. båda slagen av förklaringar relaterade till varandra
Långtidsbehållningen tycks vara bättre och djupare för de elever
som ger svar enligt 3.
Solomon (1992 s 112) har också visat att avsiktligt relaterande
av de två slagen av
kunskap till varandra gynnar inlärningen av vetenskaplig
kunskap.
Ett antal forskare på det didaktiska området har skrivit om
elevers förförståelse av begreppet energi. Driver skriver att
elevernas förförståelse ofta grundar sig på en människocentrerad
syn på energi. Där ordet energi förknippas med mänskliga
aktiviteter, hälsa, mat och bränsle.
Vidare skriver Driver att eleverna tenderar att fokusera mer på
direkt observerbara fenomen än på det abstrakta begreppet. Det
uppstår lätt begreppsförvirring kring orden energi, kraft,
friktion, arbete och gravitation. Många elever ser energi som ett
slags bränsle vilket eventuellt beror på diskussionen kring
begränsade resurser(energikriser).
Björn Andersson sammanfattar sex vanliga vardagsföreställningar
(Na-spektrum nr 17):
· Energi förknippas i huvudsak med det levande.
· Energi är orsak till aktivitet.
· Energi förknippas med , eller är synonym till, kraft och
ström
· Energi är något som förbrukas
· Energi är en
· Energi betraktas som något nästan materiellt av
vätskekaraktär
Exempel på elevers vardagsförståelse av begreppet
energi(NA-spektrum nr 17)
1. En hel del elever tänker sig , i olika situationer, att
energi bara uppstår.
2. Föreställningen att energi förbrukas och försvinner är
vanlig.
3. Energi tenderar att förknippas med att något händer.
4. Energi tenderar att förknippas med den levande världen,
särskilt människor.
5. Att ha energi kan i vardagstänkandet vara liktydigt med att
känna sig pigg och må bra.
6. Eleven har svårt att föreställa sig lägesenergi. System som
har lägesenergi uppfattas av relativt många som ”energilösa”.
7. Då eleverna uppmanas att beskriva hur energin flödar och
omvandlas tenderar de att beskriva händelser och objekt snarare än
energins flöde med tydliga länkar till den konkreta världen.
8. Det är få steg i elevernas händelsekedjor/energikedjor.
9. Energiprincipen används sällan.
Istället för att söka de rätta svaren, skulle man kunna säga att
det är viktigare att ställa de rätta frågorna. Skolan borde ägna en
stor del av sin tid med att problematisera frågandet. Eleverna
skulle sannolikt bli effektivare på att sovra information om de
fick tid att värdera sina egna tankar, funderingar och frågor som
det viktigaste i en sovringsprocess. Om skolan i högre grad åtog
sig att lyfta fram och problematisera det kritiska
förhållningssättets olika uttryck, skulle eleverna sannolikt i
högre grad välja ut vad de behöver för sin argumentation och sina
slutsatser och närma sig läroplanernas mål när det gäller de
kritiskt granskande färdigheterna. (NA spektrum nr 16.)
Att arbeta konstuktivistiskt är bl.a. att utgå från de kunskaper
eleverna redan har.
Att stimulera dem till att konstruera en djupare
begreppsförståelse. Att stimulera eleverna till problematisering
och uppmana dem till att se helheten.
Först och främst bör eleverna göras medvetna om sina egna
definitioner av begreppet energi. Lärarens uppgift är här att
analysera och utmana elevernas vardagsförståelse.
Ogborne (Explaining science in the classroom”) ger ett förslag
till metod.
”Create a difference ”eller på svenska rubba balansen och vädja
till elevernas behov av balans och självreglering. Denna skillnad
kan t.ex. vara elevernas och lärarens kunnande, olika synsätt på
ett problem(concepts cartoons), se saken ur en annan synvinkel där
det vardagliga och välkända blir underligt. Syftet med rubbningen
av balansen är att skapa en motivation att söka en djupare
förklaring eller som Ogborne uttrycker det ”öppna upp ett gap av
förståelse som behöver fyllas”(min översättning).
En metod att analysera elevers förförståelse kan vara att göra
en begreppskarta. Eleverna uppmanas att brainstorma fram ord som
har med energiomvandling att göra. Orden sorteras sedan och
organiseras i ett hierarkiskt system. Eleverna måste komma överens
vilket säkert leder till en mängd diskussioner vilket också är en
källa till skillnader (jmf Osborne : create a difference) En ideal
begreppskarta skulle kunna se ut så här:
Begreppskarta
Solen, energikälla, naturgas, råolja, stenkol, torv, uran,
vattenkraft, vindenergi, ved, biomassa, jordvärme, tidvatten,
elektricitet, vätgas, omvandla, förbrukas, mekanisk, elektrisk,
magnetisk, värme, kemisk, strålnings och kärnenergi, massa
vätskekaraktär produkt kraft och ström, orsak till aktivitet
förknippas i huvudsak med det levande.
Solen ursprungskälla tillär inte energi i sig
är fossila bränslen
naturgas, råolja, stenkol torv
bildas mycket långsamt
flödande energikällor
vid förbränning
är
orsakarväxthuseffekt
försurning
vattenkraft, vindenergi, vågenergi, ved annan biomassa,
jordvärme, tidvattennedsmutsning
elektricitet och vätgasär energibärarebetydande användning
frigörs
måste framställas med hjälp av annan energikälla
energiformer
kan förbrukas
vid omvandling från en energiform till en annan
mekanisk, elektrisk, magnetisk, värme, kemisk, strålnings,
kärnenergi
energi
kommer ursprungligen
kan inte kan endast är också
från
massa
förintas nyskapas
omvandlas
men inte alltid
kan
lagras
t.ex.
har ej
är ejsynonym till
nödvändigtvis
vätskekaraktär
produkt kraft och ström orsak till aktivitet
bör ej
förknippas i huvudsak med det levande
är i denna betydelse inte
är naturvetenskapliga
begrepp
vardagsbegrepp
Det vore naturligtvis förmätet att tro att elevernas första
begreppskarta skulle se ut så här. Den skulle snarare lägga
tonvikten på den nedersta rutan. Men förhoppningsvis skulle den
kunna se ut på detta sätt i slutet av kursen och till och med kunna
användas som utvärdering. Begreppskartor bör göras fortlöpande för
att kunna dokumentera elevernas begreppsutveckling.
En annan utgångspunkt kan vara en concept cartoon. En modell
utvecklad av Stuart Naylor och Brenda Keogh för att skapa
diskussion och exponera förförståelsen. Här är ett förslag till
concept cartoon som jag ritat.
När den elektriska energin
Den elektriska energin omvandlar
kommer in i lampan omvandlasmörker till ljus, glödlampan hade
brist
elektronerna till ljuspartiklar
på energi.
sk kvantum
Glödlampan blir stolt och glad
när den känner den elektriska
energin flöda inom sig, det är därför
den lyser så starkt
Elektriciteten är bärare av energin,
på grund av resistansen i glödtråden
börjar glödtråden att glöda, den elektriska
energiformen omvandlas till värmeenergi
och strålningsenergi.
Syftet är återigen att skapa skillnader, en utgångspunkt för
diskussion. Ett gap som kan fyllas med kunskap. Frågor kan uppstå:
hur ser det egentligen ut inuti en glödlampa, varför lyser den, vad
krävs för att den skall lysa, var kommer den elektriska energin
ifrån, hur har man stoppat in energin i batteriet?
Metoder för lärarens undervisning
I LPO-94 betonas lärarens handledande roll.
Den konstruktivistiske läraren tänker inte att han lär ut eller
förmedlar det nya till eleven, utan han stimulerar eleven att
konstruera förståelse. Elevens utgångsläge är en nyckelidé för den
konstruktuvistiske läraren.
Den konstruktuvistiska idén bygger på tre huvudkomponenter,
nämligen iden om jämvikt genom självreglering, tanken att människan
till sin natur är nyfiken och vetgirig samt föreställningen om
tankestruktur. (Björn Andersson)
De två första komponenterna har redan diskuterats men den tredje
förtjänar lite diskussion. Enligt Björn Andersson finns en tendens
hos intelligensen att lösa problem genom att konstruera strukturer.
Att ordna saker efter t.ex. storlek, tyngd eller hierarkier. Medan
vi strukturerar eller konstruerar så tänker vi , löser problem, kan
, förstår minns varseblir mm. …Då individen i det dagliga livet
försöker förstå, planera, lösa problem etc är många olika
strukturer tagna i anspråk. Hela tiden är det frågan om aktiviteter
eller konstruktioner som individen själv utför. Framgångsrik
anpassning till nya problemsituationer kan innebära strukturella
förändringar. Individen har lärt sig något nytt.. Ju aktivare
konstruerandet varit, t.ex. genom att bygga många länkar mellan
olika strukturer, dra ut konsekvenser av det nya mm desto troligare
är att det blir bestående. Sålunda konstruerar individen under sin
levnad många olika strukturer, som blir alltmer integrerade och
flexibla när det gäller att upprätthålla jämvikt.
Lärarens roll måste vara att analysera elevernas förförståelse
och utmana förförståelsen. Elevernas förförståelse är själva
utgångspunkten för lärarens arbete. Läraren ska inte lära eleverna
utan stimulera eleverna att själva och tillsammans med läraren
konstruera begrepp. Eleverna ska stimuleras att lära sig
strukturera och konstruera tankekedjor för att lösa problem.
Eleverna ska uppmanas att problematisera, att ställa frågor. Därför
är det särskilt viktigt för läraren att vara lyhörd och ta vara på
de frågor som kommer fram. Eleverna skall stimuleras att kunna
använda begreppen i rätt sammanhang och situation, att kunna växla
mellan vardagligt språkbruk och vetenskapligt. Helheten skall
betonas. Det är viktigt att eleverna aktivt får bearbeta sitt
tänkande samt att deras värderingar och åsikter ges utrymme.
Läraren skall utnyttja produktiva frågor som stimulerar till
djupinlärning.
T.ex. genom att ställa frågor som uppmanar eleven att ställa upp
hypoteser, göra
förutsägelser, föreslå metoder för undersökningar och hur dessa
ska tolkas samt att dra
slutsatser. Uppmana eleverna att kommunicera med varandra kring
frågeställningarna.
(Harlen 1992 ”The teaching of science)
Ogborne sammanfattar några viktiga punkter för en
konstruktivistisk lärare
· Skapa skillnader
· Skapa behov av förklaringar
· Skapa behov av begreppsbildning
· Transformation av vardagliga händelser till vetenskapliga
synsätt
· Demonstration
Metoder för att skapa diskussion och för att skapa skillnader är
t.ex. begreppskartor eller concept cartoons.
Metoder för att få alla att delta kan t.ex. vara att starta
diskussionen hos individen, förslå att diskussionen fortsätter med
bänkgrannen, successivt utöka gruppens storlek för att slutligen
vara en kollektivt samtal där hela klassen är inbegripen.
Metoder för att stimulera eleverna att konstruera strukturer kan
t.ex. vara att erbjuda labsituationer med så stor frihetsgrad som
möjligt. På så sätt utgår de från den egna kunskapen och relaterar
till vad de redan kan och skapar egna tankestrukturer med så många
länkar till tidigare erfarenheter som möjligt.
Syftet med elevexperiment med dessa frihetsgrader( 2 och 3)… är
att ge tillfälle att
öva och konsolidera kunskaper, så att bättre förståelse uppnås.
(Björn Andersson s 79)
Andersson listar fyra frihetsgrader i elevuppgifter.
Frihetsgrad
Problem
Genomförande
Svar
0
givet
givet
öppet
1
givet
givet
öppet
2
givet
öppet
öppet
3
öppet
öppet
öppet
”The assumption is that if the teacher arranges for an effekt to
be clearly seen, it will be
clearly understood. But we all know that this is not true.”
skriver Ogborne.
Det är främst i frihetsgrad två och tre som eleverna stimuleras
till att konstruera egna tankestrukturer.
Metoder för att stimulera eleverna till helhetstänkande kan
t.ex. vara att uppmana dem att bygga energikedjor med så många
energiomvandlingar som möjligt. T.ex. var kommer strålningsenergin
i brödrosten från.
Strålningsenergi-värmeenergi(genom
resistans)-elektricitet(energibärare)-elektrisk energi-magnetisk
energi—mekanisk energi-rörelseenergi-(vattenkraft)- vattnets
fasövergångar-värmeenergi-vindenergi-vågenergi- gravitation(ebb och
flod), (årstidsväxlingar)- strålningsenergi från solen- kärnenergi
i solens inre - ”urprungsenergi” från the big bang.
Dessa energiomvandlingskedjor kan varieras så att de är riktade
framåt, bakåt eller åt bägge håll.
En central demonstration i detta sammanhang är hur olika
resistivitet i olika metaller påverkar omvandlingen till värme
energi. Jmf koppar, järn och kromnickel. Demonstrationen kan även
göras om till laboration: Vilken metall ger störst
energiförlust?(frihetsgrad 2, problemet är givet ev frihetsgrad 3
då begreppet störst energiförlust måste definieras, vilket
sammanhang etc).
Metoder för elevernas arbete
Grundläggande för elevernas är aktivitet ty det är genom det
egna konstruerandet av strukturer som hela personen deltar i
begreppsbildningen.
Detta kan ske t.ex. genom att delta i
· diskussion
· begreppskartor( bör återupprepas allt eftersom
begreppsbildningen utvecklas)
· concept cartoons
· uppsatsskrivande
· konstruera strukturer
· skapa energikedjor med så många energiomvandlingar som
möjligt
· sortera
· problematisera
· ställa frågor
· söka svar på frågor
· värdera och kritisera
· relatera
· definiera
· distingera
· sätta upp hypoteser
· förutsäga händelser
· föreslå metoder för test av hypoteser
· tolka resultat
· sammanfatta
Laborationsförslag:
Eftersom temat för denna kurs är energiomvandlingar bör
laborationerna inte fördjupas allt för mycket på just elektricitet.
Elektricitet är i detta sammanhang en situation men sammanhanget är
energiomvandlingar. De inledande laborationerna bör handla om
observation av energiövergångar där frihetsgraden bör vara så stor
som möjligt. Resultaten skall redovisas i tabellform och
sammanfattas.
· Observation är grundläggande. Här kan eleverna stimuleras med
liknande tekniker som Reggio Emilia använder vid sina förskolor.
T.ex. rita en glödlampa som du tror att den ser ut. Studera
därefter en glödlampa och gör en ny detaljerad teckning av hur den
ser ut. Därefter utvecklas frågan till att handla om varför den
lyser och vad som krävs för att den ska lysa.(frihetsgrad2
problemen givna)
· Vilka energiformer omvandlas då du tänder en ficklampa?(
frihetsgrad 2 problemet är givet)
· På hur många olika sätt kan du få en glödlampa att lysa?
(frihetsgrad 3,problemet är öppet då en tolkning av ordet ”sätt”
krävs. Innebär det hur starkt lampan lyser, hur lampan är kopplad,
vilka energikällor som används etc. )
· Min fysiksal är ju välutrustad. Här finns fotoceller,
vindgeneratorer, fläktar, lampor, elmotorer, generatorer,
transformatorer, brödrostar, lättdrivna elmotorer,
batterier(uppladdningsbara), värmelampor, ångmaskiner, generatorer
för överföring av vattenkraft till elektrisk energi, mekaniska
hissanordningar etc. Alla är speciellt utprovade för att vara så
lättdrivna som möjligt. Efter att ha bekantat sig med så många som
möjligt av dessa material blir elevernas uppgift att bygga ett
system med så många energiomvandlingar som möjligt.(frihetsgrad 2,
problemet är givet).
Utvärdering och redovisningsformer.
Vad ska utvärderas:
· målsättning
· arbetsätt
· metoder
· kunskapsstoff
· tidsplanering
· elevkunskaper(före, under och efter)
· materialtillgång
· litteratur
· laborationer
Syftet med utvärdering:
· värdera kursens arbetsätt och metoder i förhållande till
målsättningen.
· kunna jämföra med andra metoder och arbetssätt
· tjäna som underlag till formandet av nästa kurs, kunna
revideras så att målen bättre nås
· tjäna som underlag till elevinflytande till nästa kurs
Vem sköter utvärderingen:
· läraren
· eleverna
Metoder för utvärdering:
· för att kunna följa elevernas begreppsbildning och djupare
förståelse bör begreppskartor användas fortlöpande.
· dokumentation av lärarplanering och elevaktiviteter
· redovisning av elevers kunskaper (prov)
När ska utvärdering ske:
· i inledningsskedet
· fortlöpande
· i slutet
Björn Andersson tecknar en bild av strukturen i en utvärdering
där det centrala är verksamheten:
Återföring
Verksamhet
Undersökning
och
Observation
Värden
Mål
Riktlinjer
Redovisningsformer:
Elevernas kunskaper kring följande begrepp bör utvärderas:
· energi i naturvetenskaplig och vardaglig mening
· energiflöden
· energikällor
· förnyelsebara energikällor
· energiformer
· energibärare
· energiprincipen
· energiomvandling
· miljöproblematiken kring energiutnyttjande
Elevernas helhetssyn på begreppet energiomvandling bör
prioriteras.
Detta kan undersökas med hjälp av en energikedja:
Följ och beskriv energiomvandlingarna längs energiflödet på
jorden bakåt med utgångspunkt från rörelserna i gardinen ovanför
brödrosten.
Förslag till lösning:
rörelseenergi( fladdret i gardinen)
vindenergi(luftrörelserna ovanför brödrosten)
värmeenergi genom resistans(brödrosten) även
strålningsenergi
elektricitet(energibärare)
elektrisk energi
kraftverket( omvandling från rörelseenergi till elektrisk energi
även magnetisk energi deltar i generatorn)
vattenverk
kärnkraftverk
oljeeldat kraftverk
lägesenergi
värmeenergi
värmeenergi
värmeenergi
kärnenergi
förbränningsenergi
(vattnets kretslopp)fission
fossila bränslen
strålningsenergi
fotosyntes
från solen
solens strålnings energi
kärnenergi
fusion
fusion
Andersson ger ett förslag på hur man kan testa elementär
förståelse genom att variera betingelser eller förlopp. Resistansen
i olika metaller är grundläggande för all tillverkning av
glödlampor. En fråga skulle då kunna lyda:
Antag att alla metaller hade samma resistans som koppar vad
skulle detta betyda för vårt energiutnyttjande?
eller
Antag att vattens fasövergång till vattenånga skedde vid en
mycket högre temperatur. Vilka energiomvandlingar/energikedjor
skulle påverkas av detta faktum?
Begreppskartor ger en utmärkt bild av elevens begreppsvärld.
Gör en begreppskarta av följande begrepp:
Solen, energikälla, naturgas, råolja, stenkol, torv, uran,
vattenkraft, vindenergi, ved, biomassa, jordvärme, tidvatten,
elektricitet, vätgas, omvandla, förbrukas, mekanisk, elektrisk,
magnetisk, värme, kemisk, strålnings och kärnenergi, massa,
vätskekaraktär, produkt, kraft, och ström, överskottsenergi,
energiförlust, arbetslust.
Miljötänkandet bör också undersökas. Ge exempel på
energibesparande åtgärder i ditt hem.
Referenser
Björn Andersson, Grundskolans Naturvetenskap Utbildningsförlaget
1989
Driver et al Making sence of secondary science
Driver et al Young peopel´s image of science
Föreläsnings anteckningar LHs vt-99
Keogh & Naylor, Stencilmaterial
Kursplaner, betygskriterier Skolverket 1996
LPO 94, Utbildningsdepartementet
NA-Spetrum nr 11 och nr 17, Göteborgs universitet
Ogborne et al Explaining science in the classroom. Open
university press
Sutton C, Words, science and learning
Thurén, Vetenskapteori för nybörjare, Liber
Hemtenta didaktik vårterminen-99
12
Magnus lagerberg
