Skil skidtet. Designbrief I skal bygge en maskine, der kan sortere kugler og bolde efter så mange kriterier som muligt.

Transkript

1 Karl skal på genbrugsstationen, og han vil gerne sørge for, at skraldet bliver sorteret rigtigt, så vi kan genbruge de mange dyrebare råmaterialer. I dag har han en masse forskellige kugler og bolde, og han har brug for en maskine, der kan sortere kuglerne på alle de måder, man kan komme i tanke om. Det er her I kommer ind! Designbrief I skal bygge en maskine, der kan sortere kugler og bolde efter så mange kriterier som muligt. Fremgangsmåde Begynd med at lave en liste over alle de egenskaber, som I mener at kuglerne adskiller sig fra hinanden på. Herefter fordeler I jer i grupper, som hver får ét eller måske et par sorterings-kriterier, som de skal tage sig af. Nu skal der bygges! Hver gruppe bygger nu en maskine, der kan sortere de kugler fra, som opfylder gruppens sorteringskriterie. Materialer Kugler og bolde i forskellige materialer, farver, størrelser osv. Pap, karton, papir, tape, snor, lim, ispinde, piberensere, elastikker, elefantsnot, papkrus mm. Evt. teknologi: LEGO WeDo/Mindstorms, littlebits, Micro:bit

2 Formål og faglighed er en engineeringopgave, der kan indgå som en aktivitet i arbejdet med andre emner i grundskolen. Opgaven kan bruges fra mellemtrin og op, og knytter primært an til kompetenceområder indenfor fagene og. Alt efter klassetrin kan forskellige materialer og teknologier tages i anvendelse. Opgaven kan løses med alt fra helt simple materialer til avanceret, digital teknologi. Nedenfor er angivet hvilke kompetenceområder fra fagenes Fælles Mål, som opgaven bla. kan give anledning til at arbejde med. Undersøgelse Eleven har viden om undersøgelsesdesign Eleven har viden om stoffers og materialers egenskaber og kredsløb Eleven har viden om stoffers fysiske og kemiske egenskaber Eleven har viden om elektriske og magnetiske fænomener Eleven har viden om kræfter og bevægelser Eleven har viden om ressourceforbrug, deponi og genanvendelse Modellering Eleven har viden om forsyningsproduktion Eleven har viden om modeller til at beskrive teknologi Eleven har viden om forsynings-, rensnings- og forbrændingsanlæg Eleven kan designe enkle teknologiske løsninger på udfordringer fra hverdag og samfund Eleven har viden om metoder til udvikling af tekniske løsninger Perspektivering Eleven har viden om enkle principper for bæredygtighed Eleven har viden om energiudnyttelse og drivhuseffekt Eleven har viden om aktuelle problemstillinger med naturfagligt indhold Eleven har viden om egenskaber ved materialer og kemikalier Eleven har viden om teknologi i industri og landbrug (fortsættes)

3 Formål og faglighed Kommunikation Eleven har viden om enkel naturfaglig argumentation Eleven har viden om naturfaglige og teknologiske fagord og begreber Eleven har viden om metoder til at formidle naturfaglige forhold Eleven har viden om ord og begreber i naturfag Fællesfaglige fokusområder og andre fagmål kan bruges som aktivitet indenfor flere af de fællesfaglige fokusområder Produktion med bæredygtig udnyttelse af naturgrundlaget. Bæredygtig energiforsyning på lokalt og globalt plan. Den enkeltes og samfundets udledning af stoffer. Teknologiens betydning for menneskers sundhed og levevilkår. Opgaven passer godt ind i arbejdet med flere af FNs Verdensmål Verdensmål #7 Bæredygtig energi Verdensmål #9 Industri, innovation og infrastruktur Verdensmål #11 Bæredygtige byer og lokalsamfund Verdensmål #12 Ansvarlig forbrug og produktion Verdensmål #13 Klimaindsats Computational Thinking og 21st Century Skills Opgaven understøtter læring indenfor flere områder udpeget som det 21. århundredes kompetencer, som fx. samarbejde, nysgerrighed og forestillingsevne, kritisk tænkning, innovation, eksperimentering, dekomposition (bryde ned i mindre dele) samt evnen til at bruge viden til at skabe, designe og producere.

4 Lærervejledning Afvikling af opgaven Engineering Design Processen Forstå udfordringen: Eleverne præsenteres for udfordringens problemstilling og de emner, som skal sorteres og de teknologier og materialer som skal bruges til at bygge sorteringsmaskinerne med. Undersøg En del af undersøgelsesfasen kan foregå i plenum, så de mange forskellige fysiske egenskaber ved kugler og bolde bliver gjort til fælles viden i klassen. Eleverne identificerer forskelle osv., og læreren er med til at koble fysiske begreber på de forskellige egenskaber. Eleverne opdeles i grupper, og hver gruppe vælger den eller de egenskaber de vil sortere efter, og gruppen foretager herefter yderligere undersøgelser af materialermne, for evt. at kunne forfine deres sorteringskriterie. Gruppeinddelingen kan fx laves på baggrund af elevernes valg af sorteringskriterie, men læreren kan naturligvis også sammensætte grupperne i forhold til samarbejde, gruppedynamik og andre pædagogiske hensyn. Få idéer Læreren gennemgår en rammesat idégenerering, hvor eleverne anvender deres erfaringer fra undersøgelsesfasen til at komme med idéer til en måde at sortere kuglerne på ud fra den valgte fysiske egenskab. Konkretiser Eleverne skal nu lave en skitse, der viser hvordan de ønsker deres design skal se ud, og de danner et overblik over, hvilke materialer de forventer at skulle bruge. Konstruer og forbedre I denne fase skal grupperne bygge deres endelige sorteringsmaskine. Det er vigtigt at eleverne løbende tester deres konstruktion, så de sikrer sig, at den rent faktisk kan sortere kuglerne i forhold til de valgte egenskaber Præsenter løsningen Til slut præsenterer eleverne deres maskiner for hinanden. Grupperne fortæller om deres overvejelser i forhold til design, valg af materialer og arbejdsprocessen. Måske kan flere (alle?) af klassens maskiner bygges sammen, så man får et samlebånd, der ideelt set kan sortere alle kugler og bolde!

5 Lærervejledning Lærerens funktion Som lærer skal du have fokus på at guide eleverne gennem de forskellige faser i Engineering Design Processen. Du skal sørge for, at eleverne arbejder grundigt og fokuseret med det som den aktuelle fase indebærer, og du skal styre tiden og annoncere og introducere næste fase i arbejdet. Lærerens rolle Undervejs i de enkelte faser er din rolle at understøtte elevernes arbejde og opmuntre/inspirere dem til, at afprøve de løsninger og ideer, de finder på. Du skal også have fokus på gruppernes dynamik og sørge for, at alle elever får en rolle i gruppearbejdet. Går en gruppe i stå, skal du ikke angive konkrete forslag til løsninger, men i stedet stille spørgsmål, som kan åbne op for nye ideer og tilgange. Det væsentlige er, at eleverne får erfaringer med at designe, udvikle og afprøve, indtil de når frem til deres eget bud på en løsning. Udfordringer i processen Engineering Design Processen kan virke fremmed for eleverne (og læreren!), idet der ikke, som det er tilfældet i mange andre skolefag og undervisningssammenhænge, er entydigt rigtige eller forkerte løsninger. Det kan gøre nogle elever usikre, at de ikke ved, hvornår de er færdige, og om de kommer frem til det rigtige resultat. Disse mekanismer skal du som lærer have fokus på, bl.a. ved at forberede eleverne på, at arbejdsprocessen er anderledes, end de måske er vant til, og at projektarbejdet til tider kan være som en rutsjebanetur, der veksler mellem succesoplevelser og fejlslagne forsøg. Som lærer kan du fx tale med eleverne om, at fejl undervejs sagtens kan bruges som løftestang til at komme videre i processen, særligt hvis de gør sig overvejelser om, hvorfor tingene ikke virkede, som de havde tænkt. Angående materialer Læreren kan naturligvis vælge andre genstande, der skal sorteres, end kugler og bolde. Grunden til, at vi her har valgt kugler og bolde, er at de, med deres sfæriske form, er sammenlignelige på formen, men at de derudover kan have mange forskellige andre egenskaber. Kugler og bolde kan trille, og det gør dem velegnede til at blive ført frem ad fx ramper eller andet, så eleverne ikke nødvendigvis behøver at bygge transportbånd eller andet, så sorteringsemnerne kan komme frem til selve sorteringsanordningen.

6 Inspiration til arbejdet med opgaven En hurtig brainstorm over faglige begreber, som kan komme i spil Farve Størrelse Vægt Massefylde Overflade (ruhed - friktion - struktur) Elektrisk ledende Magnetisk Plasticitet Permeabilitet Flydeevene Gennemsigtighed Massiv / hul Holdbarhed (slidt - går i stykker ved fald) Elasticitet Hoppeegenskaber Et par links om affaldssortering Fotos Et par fotos til inspiration. Eleverne skal finde på deres egne løsninger, så det er ikke meningen at de skal se billederne, da de kan have svært ved ikke blot at kopiere.