Naturfag på barnetrinnet

Presentasjon om: "Naturfag på barnetrinnet"— Utskrift av presentasjonen:

1 Naturfag på barnetrinnet
Jørgen Kolderup

2 Dagens program 09.00-10.15 Naturfagets utfordringer 11.00-11.45
Læreplanen og åpne forsøk LUNSJ Partikkelmodellen Åpne forsøk Mappekrav Diskusjon

3 Naturfagets utfordringer
Naturfaget – ett fag? Krav til tradisjonelt naturfagsutstyr (noe skolene ikke har mye av) Dårlige norske resultater i internasjonale undersøkelser Mange fagbegreper og ofte lange, kompliserte, forklarende tekster Ofte svak faglig bakgrunn hos læreren i deler av faget Tung teori: Et fag for de skolesterke og leseflinke? Hva skjer derfor med nysgjerrigheten i løpet av skolegangen?

4 Naturvitenskap er unaturlig!
god pedagogikk: Beskriver det ukjente med det kjente naturvitenskap: Beskriver det kjente med det ukjente Arv med DNA Magnetisme med elektroner i bevegelse Materie med atomer

5 ikke sanselig/abstrakt
Atom og Molekyl faseovergang, fast stoff, væske, gass, partikler, flamme, varme, lys, hardt, flytende, smelter, koker, stivner, ruster, skifter farge, endrer temperatur, lyd, vind ikke sanselig/abstrakt sanselig/konkret/spesielt trykk, osmose, diffusjon, temperatur, varme

6 Konstruktivisme som læringssyn
'Piaget-konstruktivisme' Skjema: 'Teoristyrt' tolkning (assimilering) av inntrykk Akkomodasjon: 'Observasjonsstyrt' justering av skjema

7 Konstruktivistisk undervisning?
Ausubel (1978):Hvis all undervisningspsykologi skulle kokes ned til ett prinsipp, ville det være at den viktigste faktoren når det gjelder læring er hva den som skal lære allerede vet. Finn det ut og undervis deretter! Undervisning som tar utgangspunkt i elevens hverdagsforestillinger? ”Conceptual change”-prosjekter Kritiske eksperiment

8 Kritisk eksperiment: Hvordan går strømmen i en enkel elektrisk krets?

9 Hverdagsforestillinger er viktige
Allerede før elevene undervises om et fenomen, har de ofte utviklet sin egen teori eller modell som forklarer fenomenet. Dette påvirker selvfølgelig hva eleven vil observere, da eleven i stor grad vil prøve å få bekreftet sin teori/modell. Faktisk beholder mange sin opprinnelige forklaringsmodell på tross av at forsøket de har gjort/sett gir en annen forklaring. Dette må vi ta hensyn til når vi underviser. Elevene behøver selv ikke være klar over sine egne ”hverdagsteorier”. Ved å be om mulige forklaringer på et fenomen tidlig under introduksjonen av fenomenet, bevisstgjøres elevene på sine forutinntatte hverdagsteorier og vil lettere reagere når deres teorier ikke stemmer med det de observerer eller det læreren sier. Som lærer er det viktig å kjenne til ulike hverdagsforestillinger som finnes blant elever (men også i voksenverdenen!), slik at man gjennom argumentasjon og forsøk kan få endret dem.

10 Undervisningsmessige konsekvenser av et konstruktivistisk læringssyn
Undervisning som fremmer mental aktivitet og refleksjon Skape motivasjon for læring Påpeke sammenhenger Diagnostiserende undervisning Hensyn til og utfordring av hverdagsforestillinger Større vektlegging av interaksjon og diskusjon Evaluering: teste om elevene har lært med forståelse => Intet nytt under solen?

11 Grubletegninger (Concept cartoons)

12

13

14

15

16 Noen ” aktuelle” hverdagsforestillinger
Diffusjon skjer ved at partiklene ”ser” at det er få av dem i et område og at de av den grunn beveger seg dit. Gasser lukter Vanndamp er synlig, og kan sees i for eksempel skyene, som tåke, eller som det vi kaller damp som stiger opp fra kokende vann. Mellom vannmolekylene i en vanndråpe må det være vann. Det er altså vanskelig for elevene(og voksne!) å forstå at det er tomrom mellom molekylene. Det er molekylene som er vannet.

17 Hva er luft? “Tenk deg at du har på magiske briller ...

18

19 Hva er luft?

20 Hvordan bli kvitt hverdagsforestillingene?
Telys i vann med glass over.

21 Hverdagsforestillinger:
Avviker fra den naturvitenskapelige forståelsen Uhyre resistante mot endringsforsøk

22 Læreplanen i naturfag FORSKERSPIREN 2. 4. 7.
stille spørsmål, samtale og filosofere rundt naturopplevelser og menneskets plass i naturen bruke sansene til å utforske verden i det nære miljøet beskrive egne observasjoner fra forsøk og fra naturen bruke naturfaglige begreper til å beskrive og presentere egne observasjoner på ulike måter innhente og systematisere data og presentere resultatene med og uten digitale hjelpemidler bruke enkle måleinstrumenter til undersøkelser formulere spørsmål om noe han eller hun lurer på, lage en plan for å undersøke en selvformulert hypotese, gjennomføre undersøkelsen og samtale om resultatet forklare hvorfor det er viktig å lage og teste hypoteser ved systematiske observasjoner og forsøk, og hvorfor det er viktig å sammenligne resultater bruke digitale hjelpemidler og naturfaglig utstyr ved eksperimentelt arbeid og feltarbeid trekke naturfaglig informasjon ut fra enkle naturfaglige tekster i ulike medier publisere resultater fra egne undersøkelser ved å bruke digitale verktøy

23 Mangfold i naturen 2. 4. 7. gjenkjenne og beskrive noen plante- og dyrearter og sortere dem beskrive noen viktige kjennetegn ved de fire årstidene ved å observere naturen delta i ulike aktiviteter ute i naturen og fortelle om det som er observert samtale om livssyklusen til noen plante- og dyrearter observere og notere hva som skjer med et tre eller en annen flerårig plante over tid samle og systematisere informasjon og beskrive noen utdødde dyrearter og dyregrupper og hvordan de levde fortelle om dyr og samtale om hva god dyrevelferd er argumentere for forsvarlig framferd i naturen planlegge og gjennomføre undersøkelser i noen naturområder i samarbeid med andre undersøke og beskrive blomsterplanter og forklare funksjonene til de ulike plantedelene beskrive kjennetegn ved virveldyr og forklare funksjonen til de viktigste organene undersøke og beskrive faktorer som påvirker frøspiring og vekst hos planter beskrive kjennetegn til et utvalg av plante-, sopp- og dyrearter og fortelle hvordan disse er ordnet systematisk fortelle om hvordan noen plante-, sopp- og dyrearter brukes i ulike tradisjoner, blant annet den samiske

24 Kropp og helse 2. 4. 7. sette navn på og beskrive funksjonen til noen ytre og indre deler av menneskekroppen beskrive og samtale om sansene og bruke dem bevisst ved aktiviteter ute og inne samtale om utviklingen av menneskekroppen fra befruktning til voksen beskrive i hovedtrekk hvordan menneskekroppen er bygd opp, og funksjonen til noen indre organer beskrive noen vanlige barnesykdommer og hva vaksinering er observere og beskrive hvordan kroppen reagerer i ulike situasjoner samtale om ulike følelsesmessige opplevelser og reaksjoner og sammenhengen mellom fysisk og psykisk helse beskrive de viktigste organene i menneskekroppen og deres funksjoner beskrive skjelettet og muskler og gjøre greie for hvordan kroppen kan bevege seg forklare hva som skjer under puberteten og samtale om ulik kjønnsidentitet og variasjon i seksuell orientering samle informasjon om og diskutere helseskader som kan oppstå ved bruk av ulike rusmidler

25 Verdensrommet 2. 4. 7. beskrive hvordan jorda, månen og sola beveger seg i forhold til hverandre observere og beskrive årstidene, døgn og ulike månefaser og fortelle om hvordan man i samisk kultur deler inn året finne informasjon med og uten digitale verktøy og fortelle om noen av planetene i vårt solsystem gjenkjenne noen stjernebilder og beskrive fenomener som kan observeres på himmelen gjengi myter og sagn knyttet til stjernehimmelen og nordlys i norsk og samisk tradisjon beskrive solsystemet vårt og naturvitenskapens teorier for hvordan jorda har blitt til beskrive en modell for solsystemet og hvordan denne kan forklare observerte fenomener, inkludert dag og natt, månefaser og solas bevegelse over himmelen

26 Fenomener og stoffer 2. 4. 7. sortere ulike stoffer etter lett observer-bare kjennetegn og fortelle om kjenne-tegnene gjøre forsøk med vann og lys og samtale om observa-sjonene beskrive hvordan og drøfte hvorfor vi kildesorterer gi eksempel på et kretsløp i naturen med utgangspunkt i biologisk nedbrytning gjennomføre forsøk som viser at stoffer kan endre karakter når de blir utsatt for påvirkninger gjøre forsøk med luft og lyd og beskrive observasjonene beskrive egne observasjoner av vær og skyer og måle temperatur og nedbør undersøke og beskrive sentrale egenskaper ved noen mineraler og bergarter og hvordan de har blitt dannet gjennomføre forsøk med lyd, hørsel og støy, beskrive og forklare resultatene og hvordan vi kan skjerme oss mot uønsket lyd gjennomføre forsøk med magnetisme og elektrisitet, beskrive og forklare resultatene gjøre greie for bruk av noen energikilder før og nå og beskrive konsekvenser for miljøet lokalt og globalt foreta relevante værmålinger og presentere resultatene med og uten digitale hjelpemidler beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væsker, faste stoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen forklare hvordan stoffer er bygd opp, og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler gjennomføre forsøk med kjemiske reaksjoner og forklare hva som kjennetegner disse reaksjonene

27 Teknologi og design 2. 4. 7. • lage gjenstander som kan bevege seg ved hjelp av vann eller luft og fortelle om det de har laget • lage gjenstander som bruker refleksjon av lys og fortelle om det de har laget • planlegge, bygge og teste enkle modeller av byggkonstruksjoner og dokumentere prosessen fra idé til ferdig produkt • beskrive konstruksjoner og samtale om hvorfor noen er mer stabile og tåler større belastning enn andre • gjenkjenne og sammenligne bærende strukturer i ulike byggverk i nærmiljøet • planlegge, bygge og teste mekaniske leker, beskrive ulike bevegelser i lekene og prinsipper for mekaniske overføringer • planlegge, bygge og teste enkle produkter som gjør bruk av elektrisk energi, forklare virkemåten og beskrive prosessen fra idé til ferdig framstilt produkt • gjøre greie for hvordan man gjennom tidene har brukt overføring av bevegelse til å utnytte energi i vind og vann

28 Kompetansebegrepet Bruken av verbene viser fortolkningen av kompetansene i LK06. Kravene stilles til eleven, ikke til læreren: L97: I opplæringa skal elevane… LK06: Elevene skal kunne 7. klasse gjennom forsøk få erfaring med korleis menneska orienterer seg ved å bruke sansane arbeide med ein enkel modell for øyra, bli kjende med skadar som kan oppstå på grunn av av lyd og støy 7. trinn gjennomføre forsøk med lyd, hørsel og støy, beskrive og forklare resultatene 8. klasse bli kjende med hovudtrekka i utviklingslæra, arbeidet til Darwin og teoriane om utvikling ved naturleg utval 10. trinn forklare hovedtrekkene i evolusjonsteorien og grunnlaget for denne teorien

29 Kompetansebegrepet og naturfag
I naturfag er det tradisjonelt lagt vekt på å forstå. I LK06 er det lagt økt vekt på på at elevene også skal kunne delta aktivt og tilegne seg ferdigheter.

30 Hvorfor forskespiren/åpne forsøk?
Vi vet mye i naturfag, men det er mye mer vi ikke vet. Naturfaglig kunnskap er i kontinuerlig utvikling. Det vi ikke vet er kanskje det som gjør faget mest spennende! Elevene lærer mer av åpne forsøk fordi de selv tar del i alle fasene av forsøkene. Elevene liker åpne forsøk!

31 Naturfaget oppsummert:
La faget være et ”finn ut”-fag, ikke et ”se så mye vi vet”-fag!

32 Lunsjtid? (Eller har jeg nok en gang bomma totalt på tida?)

33 Igangsettere om partikkelmodellen
Hvorfor kan man ikke ha en varm båtgrill på en plaststol, når varmen stiger opp? Vann fra en varmtvannskran kan ha en temperatur opp mot 60 C. Hvis du holder hånda di under vann med en slik temperatur, brenner du deg kraftig. Er du derimot i en badstue med en temperatur på 60 C synes du nok at det er varmt, men du brenner deg ikke! Hvordan kan det ha seg at en og samme temperatur kan oppleves så forskjellig? Hvorfor lukter det ofte mer av varm enn av kald mat, og hvorfor sprer lukten seg utover? Finnes det en grense for hvor kaldt det kan bli? Hvorfor bruker vi varmt vann når vi vasker?

34 Partikkelmodellen Vi skal i dette kurset se på en enkel modell som kan gi oss svar på disse spørsmålene og noen til. Denne modellen kalles partikkelmodellen og er del av det nye fysikkpensumet på barnetrinnet etter Kunnskapsløftet. VI KAN DEFINERE PARTIKKELMODELLEN SLIK: Når vi betrakter enkeltatomer eller molekylers virkninger på hverandre, eller deres egenskaper som følge av hvordan de beveger seg, kalles det med en samlebetegnelse for partikkelmodellen.

35 Hvor kaldt kan det bli? Det absolutte nullpunkt.

36 Kelvinskalaen - en positiv skala
Celciusskalaen 0 K -273,15 °C 273,15 0 °C 373,15 100 °C

37 Fenomener knyttet til temperatur
Varme og temperatur er ikke det samme! Varme er energi som beveger seg fra et sted med høy til et sted med lavere temperatur. Hvorfor utvides ting som varmes opp? Syltetøylokk Kraftledninger Ballong på brusflasker Hvorfor leder metaller varme? Varm luft lettere enn kald(te-posetrikset)

38 Trykk I en gass henger trykket og volumet sammen.
Trykket i en lukket beholder er et mål på hvor mange partikler som treffer veggene i beholderen og med hvilken fart de treffer veggen.

39 Forsøk med trykk Demonstrasjon med sprøyte Eggsperiment Potetkanon
Luftkanon Ballong i krus CD-plate m/snor og en avisside Avisside og trelist Kartesisk dykker Luftrakett

40 Hva er diffusjon? Diffusjon skjer alltid fra et område der det er mye av et stoff til områder der det er mindre av stoffet, helt til stoffet er jevnt fordelt. Papirblomst (demo) Hvorfor skjer diffusjon?

41 Sjekk: www.dammskolen.no/progs/trigger/diffusjon/diffusjon.html

42 Diffusjon Må ikke forveksles med mekanisk blanding! Treg prosess!
Sukkerbitforsøk Erter

43 Osmose Hvorfor blir huden skrukkete når vi bader eller dusjer lenge?
Osmose er diffusjon av vann gjennom en hinne som slipper vann gjennom, men ikke større molekyler. Salting av mat Sukring/sylting Salatblader i vann

44 Åpent forsøk: Legg et mellomleggspapir i handflaten din mens du holder hånden strak. Forklar hva du observerer, kom med noen teorier om hva årsaken kan være, test teoriene og kom med et forslag til forklaring som er basert på disse forsøkene. Har dette med partikkelmodellen å gjøre?

45 Hva tenker elevene om (Oppgave til neste gang):
Hva skjer inne i vannet når det fryser til is? Hva skjer når noe koker? Noterer ned, sorterer. 45

46 Enkel elevaktivitet/nysgjerrigperoppgave:
Hvordan virker et stearinlys?

47 De tre fasene Fast stoff Væske Gass

48 Fast stoff Atomene/molekylene er bundet til hverandre og holder seg derfor på samme sted. Dette gjør at faste stoffer har en bestemt form og et bestemt volum. Selv om atomene eller molekylene i et fast stoff har sin "faste plass", står de ikke stille, men vibrerer rundt dette punktet. Som vi vet er det ”farten” til denne vibrasjonen som avgjør hvilken temperatur stoffet har. Varmer vi opp et fast stoff øker bevegelsen til atomene/molekylene inntil de ikke lenger kan holde seg på sine faste plasser. Da dannes en væske. Elevmodell: Vi kan se for oss er kinosal der tilskuerne er atomene/molekylene. De har faste plasser, men beveger seg likevel på stolene sine.

49 Væske Mer kaotiske forhold enn i faste stoffer
Atomene og molekylene har større fart i væskeform enn i fast stoff, fordi temperaturen er høyere. Atomene og molekylene er derfor ikke fast ”bundet” til bestemte partikler, men river seg løs og binder seg til nye partikler. De "flyter" rett og slett rundt hverandre. Dette gjør at væsker forandrer form. Siden det virker krefter mellom atomene og molekylene i en væske, vil avstanden mellom dem hele tiden være kort, omtrent som i et fast stoff. Volumet til en væske er derfor konstant. Elevmodell: Vi kan se for oss publikum som står foran en konsertscene. De har ikke faste plasser, men står og beveger seg foran scenen. Publikum er i bevegelse seg i mellom, men avstanden mellom hver av tilskuerne er veldig liten. Folk står inntil hverandre.

50 Gass Varmer vi opp en væske øker bevegelsen til atomene/molekylene i væsken slik at de ikke lenger kan holde seg nær inntil hverandre. Da dannes en gass. Gass= kaos. Atomene, eller molekylene, beveger seg nesten uavhengig av hverandre og med en enda større fart enn når de er i væskeform. Avstanden dem i mellom er også mye større enn den er i væske- og fast form. En gass vil utvide seg til den fyller rommet den er i, så en gass har verken fast form eller et fast volum. På grunn av det store tomrommet mellom partiklene er en gass lett å presse sammen.(DEMO) Elevmodell: Vi kan se for oss et diskotek med mange på dansegulvet og full fart i dansingen. Atomene/molekylene er danserne. Hvert par eller danser er i ”sin verden” og hele dansegulvet tas i bruk. Hver danser krever mye større plass enn en tilskuer som står rolig.

51 Faseovergangene Smelting og fordamping krever energi.
Fast stoff Væske Gass Smelting Fordamping Størkning Kondensasjon Smelting og fordamping krever energi. De motsatte prosessene frigir like mye energi. (Sublimasjon: Direkte overgang mellom fast stoff og gass.)

52

53 Fasevarme Fordamping av sprit (DEMO) Svetting
Smelting Fordamping Fast stoff Væske Gass Fordamping av sprit (DEMO) Svetting Kjøling av kald drikke ved å tulle drikken inn i et fuktet håndkle. Fuktige klær. Når man blander snø/is med salt(3:1), synker temperaturen(kuldeblanding). (FORSØK) Hvorfor? Varmepumpe/kjøleskap Koking av vann i muffinsform Tenn på en seddel(64% rødsprit + 36% vann) Koke vann i malingspann Størkning Kondensasjon

54 Hvor kommer kreftene som holder partiklene sammen fra?

55 Vann er et godt løsemiddel pga hydrogenbindingene!

56 Vannets overflatehinne
Hvilke forsøk med vannets overflatehinne gjør dere? Forsøk med vann og gasbind

57 Spørsmålene fra starten av kurset
Hvordan kan det ha seg at en og samme temperatur kan oppleves så forskjellig i luft og vann? Hvorfor lukter det ofte mer av varm enn av kald mat, og hvorfor sprer lukten seg utover? Finnes det noen positive sider ved det å svette, eller er dette bare en ulempe vi må leve med? Finnes det en grense for hvor kaldt det kan bli? Hvorfor bruker vi varmt vann når vi vasker? Hvorfor er grillteorien til Øystein gal?

58 Hverdagsfenomener vi nå kan forklare

59 Åpne forsøk - eksempler
Koke opp saltvann. Hvor blir vannet av? Hvor blir saltet av? Sett på ballong. Hvorfor blåses den opp? Ballong på flaske Ketchup og mynt Mellomleggspapir Hvordan virker et stearinlys? Solfanger Forsøk med å beholde temperaturen i et begerglass med lunka vann: Stå ute åpent Stå pakka inn i snø Stå pakka inn i ullgenser Stå pakka inn i våt bomull Stå pakka inn i alufolie Osv… Hvordan rense et glass sølevann? Hvordan tømme ut innholdet i en 1,5 liters flaske på kortest mulig tid?

60 Nettsteder vi må bruke nysgjerrigper.no… naturfag.no …