VARME FØDDER I GRØNLAND Ingeniørens udfordring

Transkript

1 VARME FØDDER I GRØNLAND Ingeniørens udfordring LÆRERVEJLEDNING Til mellemtrinnet Natur/Teknik

2 Indhold Introduktion side 3 Undervisningsforløbets opbygning side 5 Del 0 Introduktion til teknologi side 7 Ingeniørarbejde og teknologi Teknologi analyse Konklusion Del 1 Ingeniørens udfordring side 13 Turen går til Grønland Ingeniørens arbejdsproces Spørge fasen Del 2 Videnskabelige undersøgelser side 20 Hvad sker der med snemanden? Hold liv i en isterning Hold ting varme og kolde Varmeoverførsel Gode og dårlige varmeledere Isolerende materiale Del 3 Lad os bygge side 35 Design proces Arbejdsprocessens fem faser Del 4 Refleksion side 45 Hvordan arbejdede vi? Materialeliste side 50 Baggrundsviden side 53 2

3 Introduktion Ingeniørens Udfordring Varme fødder i Grønland er ét ud af ti INGENIØRundervisningsforløb, som er udviklet til grundskolen. Formålet med undervisningsforløbene er at bidrage til elevernes læring omkring teknologi og til deres forståelse af, hvordan ingeniører arbejder. Hvert undervisningsforløb er bygget op efter en 5-fasers arbejdsmodel: Ingeniørens arbejdsproces, som er udviklet af Museum of Science i Boston. Ingeniørens arbejdsproces er undersøgelsesbaseret, hvilket vil sige at elevernes egen undring, spørgsmål, valg og designs er centrale i læringsprocessen. Der er udviklet ti forskellige forløb om Ingeniørens Udfordring, som alle tager udgangspunkt i forskellige naturfaglige områder og ingeniørfelter. Alle undervisningsforløbene kan gennemføres med enkelt udstyr og billige materialer. Ingeniørens Udfordring har bl.a. til formål at udfordre den stereotype opfattelse af ingeniører og ingeniørarbejde. Derfor er der lagt stor vægt på at tilgodese begge køn og forskellige elevtyper, og dermed øge både drenge og pigers engagement i naturfagsundervisningen. 3

4 Den pædagogiske tilgang Arbejdsproces Det centrale i hvert undervisningsforløb er Ingeniørens arbejdsproces : Spørge, Få ideer, Planlægge, Fremstille, Forbedre. Ingeniørens arbejdsproces hjælper læreren med at fremme elevernes spørgelyst og kreativitet, og den understøtter elevernes muligheder for at udvikle problemløsningsevner såsom at teste ideer og hypoteser, fortolke resultater og evaluere løsninger. Opgaverne og udfordringerne er lavet så åbne som muligt med henblik på at fastholde elevernes motivation i at ville løse et problem og med henblik på at undgå korrekte svar og konkurrence. Gruppearbejde er centralt i alle undervisningsforløbene, da det støtter eleverne i at lære at arbejde sammen og formidle deres tanker og idéer effektivt. Igennem undervisningsforløbene skal eleverne diskutere deres idéer i grupperne, og sammen skal de udforske problemer, afdække hvilken viden de har behov for, dele viden samt designe og forbedre deres egne løsninger. Undervisningsforløbenes opbygning Alle undervisningsforløbene i Ingeniørens Udfordring er forskellige i længde og indhold, og nogle af undervisningsforløbene er mere krævende i forhold til elevernes naturfaglige forståelse, end andre. Hver af de 10 Ingeniørens Udfordring indeholder en lærervejledning med naturfaglig og teknologisk baggrundsviden samt pædagogiske forslag. Hver del i de enkelte undervisningsforløb indeholder ligeledes forslag til hvordan, der kan arbejdes undersøgelsesbaseret, og hvordan forløbene kan forberedes. I Appendiks forklares den naturvidenskab og teknologi, undervisningsforløbet drejer sig om, og der gives forslag til hvordan læreren understøtter elevernes begrebsforståelse. Alle undervisningsforløb indeholder elevhæfter, der kan kopieres til eleverne. Elevhæftet til dette undervisningsforløb indeholder en række opgaver Ind imellem skal eleverne arbejde med en række aktiviteter A J. De aktiviteter er kun beskrevet i lærervejledningen. Vejledningen skal følges kronologisk. Alle undervisningsforløbene i ingeniørens udfordringer forskellige i længde og indhold, og nogle af undervisningsforløbene er mere krævende i forhold til elevernes naturfaglige forståelse, end andre. I oversigten over de ti undervisningsforløb er angivet hvilke klassetrin, de er rettet mod, og hvor meget undervisningstid, der skal afsættes. Undervisningsforløbene kan justeres ved at lærerne vælger, hvilke aktiviteter de vil inkludere. Aktiviteterne er opbygget, så de giver mulighed for at differentiere og tage højde for elevernes forskellige evner. 4

5 Undervisningsforløbene er bygget op af fem dele: En generel, indledende del, der er fælles for alle ti undervisningsforløb. Hvis klassen skal arbejde med mere end ét forløb omkring ingeniørens udfordring, behøver de kun at arbejde med del 0 i det første forløb. Del 1 introducerer det problem, der skal løses med Ingeniørens arbejdsproces. Del 2 fokuserer på den naturfaglige viden eleverne har brug for at kunne løse problemet. Del 3 designes og konstrueres elevernes løsninger. Del 4 evalueres, præsenteres og diskuteres deres løsninger og arbejdsproces. 5

6 Undervisningsforløbet opbygning Introduktion til teknologi og ingeniørarbejde (40 min.) En forberedende del, der tilsigter at bevidstgøre eleverne om, hvordan ingeniørarbejde bidrager til vores dagligdag på områder, der ikke altid er indlysende. Eleverne kigger på hverdagsting og taler om teknologi som ting, der er menneskeskabte med det formål at løse et problem. Del 1 (1,5 time) Her introduceres udfordringen: Klassen skal til Grønland, men de mister deres baggage og bliver nødt til at arbejde som ingeniører ved at designe og konstruere en isolerende skosål. I denne del aktiveres elevernes hverdagsforståelse af isolering og design af skosåler. Der introduceres en 5-fase model som arbejdsmetode: Ingeniørens arbejdsproces. Del 2 (3 t. og 15 min.) I denne del arbejdes med praktiske naturfaglige undersøgelser om varmeoverførsel, samt med test af forskellige materialers isoleringsevne. Del 3 (2 timer) Her skal eleverne designe og fremstille en isolerende skosål. Eleverne anvender deres viden om isolering i designet og de tester, om skosålen er i stand til at opfylde de opstillede isoleringskrav. Eleverne laver forbedringer til deres designs, baseret på testresultaterne. Del 4 (30 min.) Her evaluerer eleverne deres arbejde og arbejdsmetode. 6

7 Del 0 Varighed og læringsmål 7

8 Del 0 - Varighed og læringsmål Varighed: i alt 8 timer Målgruppe: årige elever Beskrivelse: I dette undervisningsforløb skal eleverne arbejde som ingeniører. De skal finde en løsning på den udfordring, de får i begyndelsen af forløbet, nemlig: At fremstille en isolerende skosål. Udfordringen introduceres for eleverne som en skoletur til Grønland. Da de ankommer til lufthavnen på Grønland, opdager de, at kufferten med alle deres vinterstøvler er forsvundet. Klassen har planlagt en tur med hundeslæde til den følgende dag, og de er derfor nødt til at fremstille skosåler, der kan holde deres fødder varme på slædeturen. Ved at arbejde med udfordringen: Varme fødder i Grønland, vil eleverne arbejde med isolering, konstruktion og materialekendskab. Læringsmål: Dette undervisningsforløb vil give eleverne indsigt i materialeegenskaber, varmeoverførsel, isolering samt videnskabelige arbejdsmåder og tankegange. Ingeniørfelt: Dette undervisningsforløb introducerer arbejdet med Konstruktion. Målsætninger I dette undervisningsforløb vil eleverne lære: om principperne bag isolering om forskellige materialers evne til at isolere samt materialernes egenskaber at overføre den opnåede viden fra arbejdet med isolatorer og varmeledere til at designe og konstruere en skosål at anvende og udvikle egne idéer til problemløsning ved hjælp af Ingeniørens arbejdsproces. 8

9 Introduktion til teknologi og ingeniørarbejde? Varighed: 40 minutter Målsætninger I denne del vil eleverne lære at: ingeniører skaber løsninger på problemer ved anvendelsen af en række teknologier teknologien der er passende til et bestemt problem afhænger af konteksten og de tilgængelige materialer skabte genstande er blevet konstrueret til at løse problemer ingeniører kan være mænd og kvinder Materialer (30 elever): Elevhæfte side 3 Hvad er ingeniørarbejde? Post-it blokke 10 forskellige genstande fx: hæftemaskine / lynlås / te-brev / et par briller / en æggebakke / en limstift / saks / blyantspidser / papirclips / en sikkerhedsnål / kartoffelskræller ect. Forberedelse: Print elevhæfter evt. En pr. gruppe.2-3 elever pr gruppe. Indsaml et udvalg af helt almindelige genstande fra kontor- og køkkenskuffen. Arbejdsmetode: Materialeanalyse & diskussion Denne del er ens i alle moduler, og hensigten med den er, at få eleverne til at tænke over hvad teknologi er og at udfordre de stereotype opfattelser af ingeniører (specielt dem der knytter sig til kønnet) og ingeniørarbejde. Delen tilsigter at udvikle forståelsen af, at menneskeskabte genstande er udviklede til at opfylde et formål, og at teknologi i bred forstand dækker over enhver genstand, system eller proces, der er blevet udviklet og modificeret til at løse et bestemt problem eller imødekomme et behov. Delens hensigt er også at undgå værdibaserede antagelser om højteknologi i forhold til lavteknologi og at få eleverne til at forstå, at det vigtige er anvendelsen af den rette teknologi under de faktiske forhold: Det er udvalget af tilgængelige materialer, der afgør hvilken teknologi, ingeniøren anvender for at løse et problem. 9

10 Aktivitet A Ingeniørarbejde og teknologi 15 min. Del eleverne i fire grupper og giv hver gruppe en post-it notesblok. Bed grupperne om, at diskutere alle de ting de associerer med udtrykkene ingeniørarbejde og teknologi. Sørg for, at hver elev i gruppen skriver mindst en ting på post-it blokken under diskussionen. Få hver gruppe til at placere deres post-it sedler på tavlen eller en stor fælles planche og få dem til kort at forklare deres valg til resten af klassen. Gem alle elevernes idéer til en gennemgang i slutningen af delen. Yderligere støtte til diskussionen: Denne del af delen kan udvides ved at uddele billeder af stereotype og usædvanlige eksempler på ingeniørarbejde, og derefter bede eleverne om at sortere billederne i ting de associerer med ingeniørarbejde, og ting de ikke associerer med ingeniørarbejde. Elevens arbejdsark 1 kan uddeles, eller billederne kan vises for eleverne på tavlen. Bed eleverne om at arbejde i makkerpar, hvor de beslutter hvilke af billederne de mener er relaterede til ingeniørarbejde og giver deres begrundelser for, hvorfor de mener, at nogle er, mens andre ikke er. Hvert elevpar deler deres idéer med et andet par, og diskuterer ligheder og forskelle i deres idéer. Disse idéer kan bruges som grundlag for en fælles diskussion; forsøg at opfordre eleverne til at brede deres tanker ud for de andre, om hvad der tæller som ingeniørarbejde og hvem der kunne være involveret i det. 10

11 Aktivitet B Teknologianalyse 15 min. Inddel eleverne i grupper af 3. Hver gruppe får en genstand (en teknologi). På tavlen skrives de spørgsmål op, som grupperne efterfølgende overvejer: Hvad er det? (en saks fx) Hvilket problem løser den? (Den hjælper os med at dele ting, så det bliver pænere) Hvilke(t) materiale(r) er den lavet af? Hvilke dele er der? Hvad kan de hver især? Uddybende spørgsmål kunne være: Hvorfor har man valgt lige netop dette/disse materiale(r)? Kunne den være lavet af andre materialer? Hvilke? Hvad ville det betyde? Hvorfor er disse mon valgt? Kunne denne her ting bruges til noget andet (end det vi mener den er designet for at løse)? Hver gruppe deler deres svar (omkring deres teknologi) med klassen/en anden gruppe. En god idé kan være at have to af de samme genstande med, fx to blyantspidsere, en simpel og en mere avanceret for at understrege at der er mange mulige løsninger, når man står overfor et problem. Diskussionen omkring materialer kan være med til at understrege, at de fleste ting, vi bruger, er lavet med et bestemt formål for øje, og at ingeniører bruger en vifte af færdigheder, når de søger at finde løsninger. 11

12 Aktivitet C Konklusion 10 min. Før en samlet diskussion, hvor der kigges tilbage på klassens oprindelige tanker fra post-it sedlerne (og deres grupperinger af billederne af ingeniørarbejde, hvor det vil være passende), og hvor eleverne gøres opmærksomme på hvordan deres oprindelige tanker nu kan have ændret sig. Bed eleverne overveje, hvad en ingeniør laver, og hvad teknologi er: Understreg, at de fleste af de ting vi anvender, er lavet til et formål, og at ingeniører bruger en række forskellige evner til at finde løsninger på problemer. Dette indebærer at tænke over løsninger til problemer; nogle af disse løsninger virker, andre er mindre succesfulde Ingeniørens arbejdsproces indeholder evaluering og forbedring. Det der betyder noget, er ikke om det er høj- eller lavteknologi, men derimod den rette teknologi ingeniører er nødt til at tage højde for kontekst og de tilgængelige ressourcer. Der findes mange former for ingeniørarbejde, og mange forskellige mennesketyper fra hele verden, både mænd og kvinder, er ingeniører. Der kan være en række definitioner af udtrykkene ingeniør og teknologi som accepteres på lige fod; disse udtryk bruges ofte i flæng, fx kunne ingeniørarbejde anses for anvendelsen af teknologi til problemløsning. Når vi taler om forholdet mellem ingeniørarbejde, videnskab og teknologi, kan eleverne opfordres til at tænke over hvordan ingeniører, i processen hvor de udvikler genstande til at løse problemer, bruger en række teknologier (herunder fastgørelser, diverse materialetyper og forskellige komponenter i en række systemer) og videnskabelige forståelser. Dette er en mulighed for at brede diskussionen ud, omkring hvordan ting er lavet og af hvem, og hvad der er involveret i processen hvor der skal tænkes over løsninger på de pågældende problemer. 12

13 Noter til læreren om elevarket Billederne på arbejdsarket har til hensigt at fremme elevernes diskussion om hvad ingeniørarbejde er, hvad ingeniører laver og hvem der kunne være involveret i de forskellige former for ingeniørarbejde. Billederne af edderkoppen og sneglen udgør nogle interessante udfordringer. Eleverne kan fx beslutte, at edderkoppens udvikling af et spindelvæv, er ingeniørarbejde, og dette kan relateres til andre eksempler på dyrs ingeniørarbejde (som en bæver der bygger en dæmning). En interessant pointe her kunne være, at det er mere almindeligt at tænke på ingeniørarbejde som noget menneskeskabt. Men vi kan dog lære en masse af at kigge på naturen. For eksempel er det materiale edderkopper bruger til deres spind, blevet kopieret til et utrolig stærkt materiale (Kevlar), som har mange nyttige egenskaber. På tilsvarende vis har sneglen udviklet en strategi, der gør den i stand til at passere over ru overflader, uden at dens bløde krop tager skade. Det interessante er, om dette kan være nyttigt i forhold til at løse et problem i menneskenes verden (et godt eksempel er Velcro, som er udviklet fra burreplanter). Legetøjet kunne anses som ingeniørarbejde fordi det viser anvendelsen af mekanik, men det er interessant at spørge hvilke materialer det kan være lavet af, og hvem der faktisk laver dem. Dette fører sandsynligvis til nogle kønsspørgsmål (mange fra klassen vil nok tænke, at legetøjet er lavet til børn af legetøjsdesignere, der er mænd). Noget lignende kan opstå, når eleverne diskuterer det strikkede tøj og det tilberedte måltid - eleverne tror måske at disse er lavet udelukkende af kvinder, og at de ikke er resultater af ingeniørarbejde. Nogle af de andre billeder med skulpturer og kunst, vil måske blive opfattet, som noget der ikke kommer af ingeniørarbejde, og som er uden noget rigtigt formål. Dette vil give anledning til et spørgsmål om forbindelsen mellem ingeniørarbejde og kunst, og om hvorvidt menneskeskabte genstande nødvendigvis skal have et praktisk formål, før det tæller som ingeniørarbejde. Hensigten med billederne er at stimulere engagementet og dialogen omkring ingeniørarbejde. Dette kunne føre til en diskussion om, hvad der er involveret i ingeniørarbejde, og det ville være et oplagt sted at introducere Ingeniørens arbejdsproces til eleverne. 13

14 14

15 Del 1 Ingeniørens udfordring 15

16 Del 1 Ingeniørens udfordring Varighed: 90 minutter Målsætninger I denne del vil eleverne lære: at de forskellige materialer i forskellige produkter har et formål om isolerende materialers fælles egenskaber. Materialer (30 elever): 15 gamle sko - der skal skilles ad Sav eller hobbykniv Elevhæfte side 4 Ingeniørens arbejdsproces Elevhæfte side 5: Undersøg skosåler Baggrundstekster (findes bagerst i materialet): Baggrundsviden om isolering Fakta om Grønland Forberedelse: Bed eleverne om at medbringe en gammel sko. Læs baggrundsteksterne. Arbejdsmetode: Historiefortælling, observation, dataindsamling. Hovedpointer: En ingeniør arbejder med en problemløsende tilgang til design. Ingeniørskabt design inkluderer indsamling af relevant viden. Ingeniørskabt design inkluderer at kigge på, hvordan andre har løst udfordringen. Udfordringen, konteksten og Ingeniørens arbejdsproces introduceres. I denne del af Spørge fasen kigger eleverne på arktiske forhold og får aktiveret deres hverdagsforståelse af isolering og varmeoverførelse samt hvordan isolerende skosåler er konstrueret. 16

17 Aktivitet D Turen til Grønland 20 min. Gruppestørrelse: Hele klassen eller mindre grupper Materialer: Kort over Grønland Baggrundstekst Fakta om Grønland. Formål At introducere eleverne for ingeniørudfordringen i en kontekst, der skaber forståelse og lyst til at arbejde med den. Forberedelse: Beslut hvordan viden om Grønland skal præsenteres. Eleverne kan evt. selv skal læse teksten Fakta om Grønland. Sæt aktiviteten i gang Ingeniørudfordringen kan sættes i scene på mange måder. En måde er, at opstille alle stolene i klasselokalet som om de er flysæder i en flyvemaskine. Indled delen med at fortælle eleverne, at de skal på en tur til Grønland. De skal besøge Ilulissat, som er den tredje største by i Grønland (5000 indbyggere). De skal på en hundeslædetur, hvor de sandsynligvis vil se isbjerge i mange forskellige farver, spise sælkød og opleve en masse spændende ting. På flyturen kan de få lidt at vide om: Hvor Grønland ligger Hvordan landskabet ser ud Hvor mange mennesker der bor i Grønland Hvor stort landet er Hvilke slags dyr der lever der Temperatur nat og om dag Hvad polarcirklen er Hvor solen befinder sig på denne tid af året Fortsæt historien Beklageligvis er baggagen ikke ankommet med eleverne, da flyet lander i Grønland Den er ombord på det forkerte fly, og er blevet sendt til Rusland. Baggagen vil tidligst komme til Grønland om 3 dage. Turen med hundeslæde er allerede fastlagt til i morgen. Det vintertøj eleverne har på, vil egne sig fint til turen, men deres sko er alt for tynde. Hvad kan de gøre? Den næste aktivitet introducerer arbejdsmetoden og udfordringen. 17

18 Aktivitet E Ingeniørens arbejdsproces og udfordring 10 min Gruppestørrelse: Hele klassen Materialer: Elevhæfte side 4: Ingeniørens arbejdsmetode Formål: At introducere de 5 faser i Ingeniørens arbejdsproces og udfordringen. Udfordringen: Eleverne skal nu løse et problem ved at tænke og arbejde som en ingeniør. At have kolde fødder i Grønland er ikke ligefrem sjovt. De vil med på turen med hundeslæde. Der er derfor kun en løsning på problemet; Design en skosål der kan holde fødderne varme. Sæt aktiviteten i gang: Introducer arbejdsmetoden med de 5 faser og tal om indholdet i hver af faserne; Hvad er problemet? Hvad har andre gjort? Hvad kan videnskaben fortælle os? Hvad er kravene? Brainstorm idéer Vælg den bedste idé Tegn idéen Vælg materialer Følg din plan Test den Lav dit design endnu bedre Test det 18

19 Opgave 1 Undersøg skosåler 45 min. Gruppestørrelse: 2 elever Materialer: Gamle sko Sav eller hobbykniv (til læreren) Elevhæfte side 5 Formål: At undersøge forskellige skosålers design mens brug af materialer, skosålens formål og måden den er opbygget på, overvejes. Forberedelse: Bed eleverne om at medbringe en gammel sko hjemmefra. Sæt aktiviteten i gang Indled med at fortælle eleverne, at for at kunne bygge en skosål, der kan modstå kulden på hundeslædeturen, bliver de først nødt til at undersøge en masse ting. Eleverne starter i spørge fasen ved at undersøge designet på andre skosåler. Gruppen skiller en skosål ad og beskriver: Hvad er formålet med skoen? (Forskellige formål kunne være: til at gå lange distancer, til at løbe, til brug i meget varmt vejr, til at få luftet fødderne, til at svømme, til at danse ) Hvilke materialer er skosålen lavet af? Hvilket formål tjener hvert materiale? (At gøre den blød, vandtæt, bevægelig ) Hvordan er sålen opbygget? (Hvor mange lag, hvordan er den sat sammen fx med lim, syet, svejset?) I elevhæfte side 5 skriver hver gruppe de materialer ned, som er brugt i deres sål og overvejer måden, den er opbygget på. Hvis tiden er knap, kan sålens opbygningen udelades. Eleverne har muligvis brug for hjælp til at skære sålerne op. Dataindsamling På tavlen indsamles alle elevernes data fra opskæringen af skoen. Eleverne: skriver informationen om skotype og anvendte materialer forsøger at forklare formålet med de anvendte materialer 19

20 kigger på opbygning og lukninger. I tabellen findes eksempler på hvad der evt. kan findes i skosålerne: Materialer Skotype Materialet s formål Løbesk o Vandrestøvl e Sanda l Vinterstøvl e Tennissk o Læder II I Gummi I Skum Plastik III IIII Træ Lærred I Opbygnin g 1 lag I 2 lag II I III 3 lag I II Indvendige huller Luftkanaler III II i hælen Lukninger Limet IIII Syet I IIII Svejset II Aktivitet F Konklusion 15 min. Efter at have undersøgt allerede eksisterende design af skosåler, er eleverne måske i stand til at påpege nogle af de ting, der virker godt i forhold til at designe sko, der skal holde fødderne varme. Lav en indsamling af disse observationer og skriv dem op, så hele klassen kan se dem. I den næste del skal eleverne fortsætte med undersøgelser, der giver yderligere information om materialer, der kan holde deres fødder varme. 20

21 Del 2 Naturvidenskabelige undersøgelser 21

22 Del 2 - naturvidenskabelige undersøgelser Varighed: 3 timer og 15 minutter Målsætninger I denne del vil eleverne lære: at varme bevæger sig fra varmt mod koldt at forskellige materialer har forskellige termiske egenskaber at en isolator bremser varmeoverførsel at identificere et materiale som værende en isolator eller en varmeleder. Materialer (30 elever): 10 temperaturmålere, gerne digitale. 50 isterninger 10 termokopper Elektrisk vandkoger 10 x forskellige materialeprøvestænger med samme længde og diameter (fx 10 cm x 0.5 cm): fx jern, aluminium, kobber, glas, plastik og træ. Disse forefindes sandsynligvis i fysiklokalet. 10 søm (til at lave huller med i termokopperne). 12 medium tændstikæsker (med tændstikker) 1 pakke engangsklude skum 4 aviser 500 g elastikker 1 pakke vat 100 sugerør 20 plastikposer, 2 L 10 fryseelementer 10 linealer 10 stopure Afdækningstape, 15 m 10 sakse Forberedelse: Lav isterninger Frys fryseelementerne Forbered testmaterialet til hver gruppe Find udstyr og værktøj frem Arbejdsmetode: Prøv dig frem (Trial and error) Naturfagligt eksperiment (fair test) Observation. 22

23 Delens hovedpointer: Varmeoverførsel sker altid fra varmt mod koldt. Dette demonstreres ikke af de følgende aktiviteter. Det er noget eleverne skal have fortalt. Der skal lægges vægt på nødvendigheden af nøjagtighed og pålidelighed i temperaturmålingerne. Kontekst og baggrund Spørge fasen fører nu videre til en undersøgelse af isolering. Eleverne undersøger varmt og koldt, varmeoverførsel og forskellige materialers isolerende egenskaber. 23

24 Opgave 2 Hvad sker der med snemanden? 20 min. Gruppestørrelse: 2-4 elever Materialer: Elevhæfte side 6: Hvad sker der med snemanden? Formål: At få eleverne til at diskutere idéer og forklaringer om varme og kulde. Sæt aktiviteten i gang Eleverne skal nu diskutere tegningen: Hvad sker der med snemanden, når man giver den en jakke på? Der er tre muligheder: Jakken gør ingen forskel Jakken får snemanden til at smelte Jakken forhindrer snemanden i at smelte Giv eleverne 4-5 minutter til at diskutere dette i mindre grupper. Udpeg derefter et hjørne i klasselokalet til hver af de tre mulige svar. Få grupperne eller hver elev til, at stille sig i det hjørne som svarer til det svar, de mener er det rigtige. Bed eleverne om at forklare deres valg. 24

25 Konklusion Målet er at indsamle elevernes idéer og forklaringer. Konklusionen skal bygge på disse, for at rejse spørgsmålene om: Jakken/isolator der holder kulden inde. Jakken/isolator der holder varmen ude. Jakken/isolator der varmer snemanden op, og smelter den. Vent indtil den næste aktivitet før eleverne får svaret. I de næste to aktiviteter opnår eleverne mere viden om løsningen på snemandsproblemet. Baggrund: Flere af eleverne vil nok tro, at en snemand der har en jakke på, vil smelte hurtigere end en uden jakke. Elevernes erfaringer fortæller dem, at når vi har det koldt, tager vi en jakke på for at få varmen. Men rent fysisk forholder det sig sådan, at den varme vi producerer bliver holdt inde ved at isolere kroppen med et materiale, der ikke lader kropsvarmen slippe igennem. Snemanden er koldere end dens omgivelser. Derfor skal vi forhindre den varme, der omgiver snemanden i at smelte den. Jo mere temperaturene adskiller sig fra hinanden, jo hurtigere vil snemanden smelte. Det der vil bevare snemanden bedst, er en god jakke lavet af et isolerende materiale, som indeholder en masse stillestående luft. Hvis den omgivende temperatur er nul grader eller derunder, vil jakke ikke have nogen effekt. Hvis den omgivende temperatur er højere end 0 grader vil jakken får snemanden til at holde lidt længere. Varme overføres altid fra varmt mod koldt. 25

26 Opgave 3 Hvordan forhindrer man en isterning i at smelte? 10 min. Hvordan holder vi ting kolde? I denne aktivitet skal eleverne forsøge at forhindre en isterning i at smelte. Eleverne skal teste forskellige materialer, og finde ud af hvilke, der egner sig bedst som isolatorer. Gruppestørrelse: 3 elever Materiale: 35 isterninger Formål: At opnå viden om, hvordan man holder ting kolde. At finde frem til materialers isolerende egenskaber. Forberedelse: Frys isterninger Sæt aktiviteten i gang Hver gruppe får en isterning. De får tre minutter til at beslutte, hvilken måde, der er den bedste til at bevare isterningen i frossen tilstand. Eleverne skal blive i klasselokalet, men må bruge alt, der er til rådighed derinde, undtagen en fryser. Det er tilladt at gøre hvad som helst med isterningen, men det er vigtigt, at eleverne kun vælger et materiale til opgaven fx at lægge den i en vante eller i vand eller pakke den ind i et materiale. Ellers bliver det svært at konkludere noget om isoleringsevnen efterfølgende. Efter tre minutter skal eleverne lade isterningen være. Man kan lægge en isterning på en tallerken og lade den smelte ved stuetemperatur. Så kan elevernes resultater sammenlignes med den isterning, der ikke gøres noget med. Baggrund Indendørs er isterninger normalt koldere end deres omgivelser. Derfor er elevernes primære mål at forhindre varme udefra i at smelte isterningen. Elevernes resultater vil variere afhængigt af de materialer, de har valgt at bruge til isterningerne. En god jakke lavet af isolerende materiale med en masse stillestående luft (fx en madkasse, en vante) vil være det, der bevarer isterningen bedst. De elever, der vælger at efterlade deres isterning på bordet, vil opdage, at deres isterning smelter langsommere end de elevers isterning, der fx er i vand, men hurtigere end de isterninger der er blevet pakket ind. Det er fordi, vand altid vil have en højere temperatur end is og vandet overfører derfor energi til isterningen, mens luft er en dårlig varmeleder (men en god isolator). BEMÆRK: Mens isterningerne står for sig selv i 15 minutter, kan eleverne udføre opgave 4 At holde ting varme og kolde. 26

27 Aktivitet G At holde ting varme og kolde 15 min. Hvorfor vil vi holde ting varme og kolde? Og hvordan gør vi det? I denne aktivitet skal eleverne finde ting, som vi bruger til at holde andre ting varme og kolde med. Ved at sammenligne disse ting, vil det gå op for eleverne, at vi bruger de samme materialer, både når vi skal holde ting varme og når vi skal holde ting kolde og det er disse materialer, vi kalder isolatorer. Gruppestørrelse: 2 elever Materialer: Eleverne kan tage billeder af materialer hjemmefra, der bruges til at holde ting varme eller kolde med. Formål: At introducere materialer med isolerende egenskaber. Forberedelse: Husk at bede eleverne tage billeder af ting hjemmefra. Sæt aktiviteten i gang Spørg eleverne: Hvorfor tager vi jakker på? (For at holde varmen, for at isolere, for at forhindre vores kropsvarme i at forsvinde, for at forhindre at vi opvarmer hele verden med vores kropsvarme, for at overleve ) Hvordan holder vi ting varme/kolde/frosne? Find ud af 4 ting, som vi bruger til at holde ting varme eller kolde med. Eleverne deler deres svar med resten af klassen og taler om materialernes karakteristika, både de materialer der holder ting varme, og dem der holder ting kolde. Er der nogle fællestræk? Introducer ordet: isolator. 27

28 Aktivitet H Konklusion på aktivitet og opgave om at holde ting varme/kolde 45 min. Kig på isterningerne 15 minutter Kig på isterningerne. Hvor godt er isterningen er bevaret? Inddel dem alle på en skala fra 1 5 på tavlen. Elevhæfte side 7 hvordan de besluttede at bevare isterningen? hvorfor de valgte denne løsning? Hjælp eleverne med at få et overblik over de forskellige anvendte løsninger i klassen. Lav i fællesskab en konklusion ved at lave en liste over gode og dårlige måder at holde en isterning frossen på. Eleverne skriver disse materialer/måder ned i deres arbejdsark. Det er interessant, at sammenligne de tanker eleverne gjorde sig i forhold til snemanden, med det de valgte at gøre med deres isterning. Lav en konklusion, der sammenfatter viden om isolatorer fra de tre første aktivitet. Nu skal al den viden, eleverne har opnået om isolering, sammenfattes: løsningen på snemandsproblematikken, indpakningen af isterningen og eksemplerne på gode isolatorer der kan holde ting både varme og kolde. Træk paralleller, mellem de materialer der var gode til at bevare en isterning, og de materialer som eleverne fandt til at holde ting varme og kolde. Vend tilbage til snemandsproblematikken og spørg eleverne, om de har ændret mening i forhold til deres oprindelige løsning. Tal om løsningen og jakken, der fungerer som en isolator der forhindrer varmen i at komme ind og smelte snemanden Tillægsspørgsmål: Hvad sker der med snemanden, når luftens temperatur er nul grader eller derunder? 28

29 Opgave 4 Føl og mål på verden - Varmeoverførsel 35 minutter Gruppestørrelse: 2-3 elever Materialer: Alt der er tilgængeligt i klasselokalet Temperaturmålere. Elevhæfte side 8: Føl og mål verden Formål: At opleve varmeoverførsel og finde ud af, at forskellige materialer har forskellige isolerende egenskaber. Forberedelse: Klargør temperaturmålere Gå i gang: Føl verden Hvis eleverne ikke tidligere har arbejdet med digitaltermometre, er det vigtigt, at de får en grundig vejledning i brugen af dem, så der kan resultaterne bliver nøjagtige. Eleverne går rundt i klasselokalet (eller et andet område, der har en konstant temperatur). Lad dem føle på forskellige ting: et stoleben (metal?), en stoleryg (plastik eller træ?), vinduet, et stolesæde, en skoletaske og mange andre forskellige ting. Tingene i den nedenstående tabel er blot forslag. Eleverne skriver deres observationer ind i arbejdsarket ved at vurdere materialerne på en skala fra 1-6 alt efter om de føles varme eller kolde. Lav en indsamling af elevernes svar på tavlen. Det vigtige er at få et overblik over alle data. Diskuter betydningen af de samlede data. Er alle enige om, hvad der er varmt, og hvad der er koldt? Del 2 Mål verden Eleverne skal nu måle de samme tings temperatur med en temperaturmåler. Diskuter elevernes observationer: Hvad viste deres målinger i den første og i den anden del af aktiviteten? Var nogle af resultaterne overraskende? Hvilke materialer reagerer ens? Hvad er disse materialers egenskaber? (isolator eller leder?) Hvad sker der, når du føler på materialet i lang tid? 29

30 Hvad sker der? Det forventes ikke, at eleverne er i stand til at forklare, hvorfor der er en forskel mellem den oplevede og den målte temperatur. Måske kan det være nødvendigt at fortælle dem, at: det de er vidne til, er varmeoverførsel materialernes evne til at overføre varme varierer hånden er højst sandsynligt varmere end omgivelserne. Derfor vil materialer, der er gode til at overføre varme fra hånden, blive opfattet som koldere. Grunden til dette er, at varmen fra hånden vil blive overført hurtigere til materialet Nogle materialer nedsætter varmeoverførslen det er dem vi kalder isolatorer. Konklusion Lav en sammenligning mellem de gode isolatorer fra denne aktivitet og dem der blev fundet i de forrige øvelser (øvelsen med isterningen og med kolde og varme ting samt med undersøgelsen af skosåler) Baggrund: Når vi taler om varme, der opfattes relativt, er det for at påpege at der er forskel på varme og temperatur. Fx. varmefølelsen når vi rører ved metal og træ med samme temperatur. Begge materialer vil have en temperatur på 21 grader, men metal vil opleves koldere at føle på end træ. Grunden til dette er, at metal er en bedre varmeleder og er derfor bedre til at overføre varme fra hånden. Træ er derimod en dårlig varmeleder og bremser overførslen af varme fra hånden. 30

31 Opgave 5 Gode og dårlige varmeledere 30 min. Gruppestørrelse: 2-3 elever Materialer: 10 termokopper af polystyren, hvor der er lavet seks små huller med en syl ca. 1.5 cm fra koppens kant. Fordel hullerne jævnt rundt om hele koppen. Pres forsigtigt materialeprøvestængerne gennem hullerne. 10 x materialeprøvestænger med ens længde og diameter (fx 10 cm x 0.5 cm): fx jern, aluminium, kobber, glas, plastik og træ. 30 isterninger Elektrisk vandkoger med varmt vand (60 grader) 10 søm til at lave huller i koppen Elevhæfte side 9: Gode og dårlige varmeledere Formål: At opleve at varme overføres fra varmt mod koldt, og at materialerne har forskellige isolerende egenskaber. Forberedelse: Frys isterningerne. Prik huller i termokopperne (for at undgå at hullerne bliver for store), eller lad eleverne gøre det selv. Læg materialet frem til grupperne. Sæt aktiviteten i gang Eleverne skal teste materialeprøvestængernes evne til at overføre varme og kulde. Først prikkes der huller i koppen og materialeprøvestængerne føres igennem hullerne. Koppen fyldes med isvand. Stængerne på indersiden af koppen skal være fuldstændig dækkede af vand. Efter ½ minut føler eleverne på alle stængerne (på ydersiden af koppen), og vurderer dem i skemaet i arbejdsarket på en skala fra 1-6 efter hvor varme eller kolde de føles. For igen at synliggøre forskellen mellem følt og målt temperatur, kan stængernes temperatur evt. måles med et digitaltermometer og indføres i skemaet i arbejdsarket. Hvis det er tilladt at arbejde med varmt vand Hæld det kolde vand ud, og fyld koppen med varmt vand (60 grader). Stængerne inde i koppen skal være fuldstændig dækkede af vand. Eleverne venter 2-3 minutter, og føler så på stængerne på ydersiden af koppen, og vurderer dem igen på en skala fra 1-6 i skemaet i arbejdsarket. Konklusion Det er vigtigt, at eleverne opnår en væsentlig forståelse af begrebet varmeoverførsel. Det 31

32 opnås ved at diskutere deres erfaringer fra opgave 4 og kombinere det med resultaterne fra opgave 5 Den vigtigste pointe er, at de materialer vi kalder isolatorer, er de materialer, som bremser varmeoverførsel. Et kontrolleret forsøg Først skal eleverne undersøge disse materialers isolerende egenskaber. For at kunne sammenligne materialernes egenskaber, må de lave et eksperiment, et kontrolleret forsøg. Et kontrolleret forsøg betyder, at man for hvert forsøg kun ændrer en variabel, mens alt andet, der kan have en indflydelse på resultatet, holdes konstant. Nedenstående er nogle af de vigtige variabler, der skal holdes konstante under forsøget. Spørg eleverne hvorfor de: begynder temperaturmålingen ved stuetemperatur? tager tid på temperaturmålingen? (5 minutter i dette tilfælde) tildækker materialerne med en klud? (Det holder luften stille lige over det punkt, hvor der måles. Ellers ville temperaturen i rummet få for stor en indflydelse på målingen) holder termometret stille og roligt? (Uden at presse for hårdt/uden at løfte det) måler på det samme sted på materialerne? (Helst midt på materialet). 1. Test af isolerende materialer I den første test undersøger grupperne hvert materiales isoleringsevne ved 1 cm (i højden). Det er vigtigt, at materialet kommes i en plastikpose, så fryseelementet ikke gør det vådt og, endnu vigtigere, så luften bliver stillestående. Materialer: Hver gruppe vælger et materiale at teste De får også: Et digitaltermometer Et fryseelement En lineal Et stopur En plastikpose En engangsklud (til at lægge over eksperimentet) Føl 1 cm høj isolering med bare fødder: Eleverne pakker 1 cm af det valgte materiale i en plastikpose. Materialet placeres på fryseelementet. Eleverne står med bare fødder på det 1 cm høje materiale i et minut. Eleverne skal svare på: Er denne isolering en tilfredsstillende løsning? 32

33 Opgave 6 Test af isolerende materialer 45 min. I denne aktivitet skal eleverne lave et kontrolleret forsøg med de materialer, der er tilgængelige, når de skal designe skosålen. Desuden skal de forsøge at forbedre materialernes isolerende evne ved at lære om de 5 afgørende parametre i forhold til isolering. Gruppestørrelse: 3 elever Materialer (30 elever): 10 digitaltermometre 10 fryseelementer 10 linealer 10 stopure 10 alt-muligklude 12 store tændstikæsker (med tændstikker) 3 æsker per gruppe 1 pakke engangsklude, skum 20 stykker per gruppe 4 aviser 1 per gruppe 200 elastikker, brede 50 per gruppe 1 pakke vat 100 sugerør 20 plastikposer 2 L Formål: At lave et kontrolleret forsøg med de materialer, der er tilgængelige til at bygge skosålen med samt at lære om de 5 afgørende parametre i forhold til isolering. Forberedelse: Beslut, hvor mange forskellige materialer hver gruppe skal teste. Det kan anbefales at hver gruppe tester mindst to forskellige materialer. Det er muligt at fjerne hvilket som helst af materialerne eller at tilføje nye. Den eneste betingelse er, at de skal kunne indgå i det kontrollerede forsøg. Elevhæfte side 10 og 11: Test af isolerende materialer Kom i gang Indled med at iscenesætte udfordringen igen. Eleverne er i Grønland. De sidder på et hotelværelse og kigger på de materialer, de har til rådighed til at bygge skosålen med. Test af 1 cm: Materialet er stadig placeret på fryseelementet. Mål starttemperaturen. Skriv resultaterne i skemaet. Se elevhæfte side 10 og

34 Eksempel på datamålinger ved brug af 1 cm materiale: Materiale Mængde Starttemperatur Temp. efter 6 minutter Forskel i temp. Aviser 1 cm tyk 23,5 14 9,5 Tændstikker 1 cm tyk 22,6 15,5 7,1 Vaskeklude 1 cm tyk 22,5 16 6,5 Vat 1 cm tyk 23 17,3 5,7 Plastikposer 1 cm tyk 23,4 12,6 10,8 Elastikker 1 cm tyk 22,3 15,3 7 Sugerør 1 cm tyk 23 18,8 4,2 Saml alle data på en tavle, så eleverne kan få et overblik over materialernes isoleringsevne. Fx (Diagram er IKKE et billede af tabellen) 34

35 Konklusion baseret på data: Vurder resultaterne Diskuter elevernes idéer til forklaring af variationerne i temperaturforskellene. 2. Forbedring af den isolerende evne Spørg eleverne: hvordan de kan forbedre den isolerende evne ved brug af de samme materialer som de brugte i opgave 6? Det er tilladt at bruge mere materiale, men isoleringen skal blive bedre. Lad eleverne diskutere mulighederne, udføre en ny test og udfylde elevhæfte side 12 Kig på data Find ud af hvad data viser: Hvad gjorde eleverne? Hvad var deres hypoteser? Hvad mener de nu, er det der gør forskellen? (Mere materiale, tykkere materiale, mere luft ) Elevernes konklusion Hjælp eleverne med at formulere deres konklusion ved brug af følgende sætning: Jo, jo bedre er den isolerende evne! Jo (tykkere materialet er), jo bedre er den isolerende evne! Skriv alle de konkluderende udsagn på tavlen. De 5 afgørende parametre for isolering er: Når der skal laves god isolering, forholder en ingeniør sig til følgende: Materialets isolerende egenskaber. Mængden af stillestående luft mellem materialerne. Mængden af materiale (materialets tykkelse og størrelse). Tørhed. Tid. Sammenlign de 5 regler med elevernes konklusion. 35

36 36

37 Del 3 Fremstilling af en isolerende skosål 37

38 Del 3 Fremstilling af en isolerende skosål Varighed: i alt 2 timer. Målsætninger I denne del vil eleverne lære: at finde ud af hvilke krav produktet skal leve op til, før de udvikler det at designe i forhold til et specifikt formål at teste og forbedre et produkts egenskaber Materialer (30 elever) Til design af skosålen: 10 alt-muligklude (over- og undersål) 12 store tændstikæsker (med tændstikker) 1 pakke engangsvaskeklude, skum 4 aviser 500 gram elastikker, brede 1 pakke vat 100 sugerør 20 plastikposer, 2 L 10 sakse Fastgørelsesværktøj: Afdækningstape, 15 m Eller hæftemaskine Materialer til brug i test: 10 digitaltermometre 10 fryseelementer 10 linealer 10 stopure Elevens arbejdsark: Elevhæfte side 4: Ingeniørens arbejdsproces Elevhæfte side 13: Spøge Elevhæfte side 14: Få ideer Elevhæfte side 15: Planlægge Elevhæfte side 16: Fremstille Elevhæfte side 17: Test 1 Elevhæfte side 19: Forbedre Elevhæfte side 20: Test 2 38

39 Forberedelse: Frys fryseelementerne Forbered byggematerialet Forbered udstyr og værktøj til hver gruppe Arbejdsmetode: Gruppearbejde Hele klassen sammen. 39

40 Aktivitet J Ingeniørens udfordring og arbejdsproces 10 min I denne lektion skal eleverne arbejde med 5-fase modellen Ingeniørens arbejdsproces, til at designe, bygge og forbedre en skosål. De skal nu anvende al den viden, de har opnået ved deres tidligere undersøgelser til at løse udfordringen. Gruppestørrelse: 3 elever Materialer: Elevhæfte side 4: Ingeniørens arbejdsproces Formål: At forstå faserne i arbejdsprocessen. Forberedelse: Print elevens arbejdsark 1.2: Ingeniørens arbejdsproces. Sæt aktiviteten i gang Indled med at skitsere ingeniørudfordringen: Udformningen af en skosål der kan isolere mod kulden. Eleverne skal informeres om, at de kun skal designe og bygge sålen ikke hele skoen. Henvis til Ingeniørens arbejdsproces der beskriver modellen, som eleverne skal bruge i tilrettelæggelsen af deres arbejde. Introducer faserne igen: 1: Spørge 2: Få ideer 3: Planlægge 4: Fremstille 5: Forbedre Gør det klart for eleverne, at det at holde styr på tiden er afgørende i denne arbejdsproces. Opstil deadlines for hver af faserne, og gør derved også det at administrere tiden til en læreproces. 40

41 Opgave 8 Spørge 5 min. Eleverne har allerede arbejdet meget med Spørge fasen i del 1 & 2, da de undersøgte forskellige aspekter af udfordringen (Grønland, skosålers design og materialers isolerende egenskaber). Inden eleverne udvikler deres egne skosåler, skal de stille det samme spørgsmål, som en ingeniør gør: Hvad er kravene? Gruppestørrelse: 3 elever Materialer: Elevhæfte side 13: Spørge Formål: At stille spørgsmål til kravene for skosålens design. Forberedelse Beslut om eleverne skal opstille deres egne krav. Ellers print Elevens arbejdsark 3.2 og anvend kravene der er defineret her på siden. Sæt aktiviteten i gang Eleverne diskuterer: Hvilke krav skal skosålen opfylde for at kunne betragtes som værende god nok? Lav en liste over alle de krav eleverne opstiller. Eksempler på hvad eleverne kunne sige, er Skosålen skal være: isolerende, vandtæt, rar at have på, flot, slidstærk Valg af kravene Klassen kan vælge at definere deres egne krav. Begræns mængden ellers vil succes være for svært opnåeligt. Hvis klassen definerer deres egne krav, skal de beslutte, hvordan man kan måle, at kravene er opfyldt. Det er måske ikke muligt at teste alle kravene med en videnskabelig metode. Så må de blive enige om: Hvornår ved vi, at den fx er rar at have på? Hvordan tester vi det? 41

42 Opgave 9 Få idéer 15 min Gruppestørrelse: 3 elever Materialer: Elevhæfte side 14: Få ideer Sæt aktiviteten i gang Den anden fase er Få ideer. Hjælp eleverne med at foretage en brainstorming for at finde på mulige løsninger. Mind dem om, hvilke materialer der er tilgængelige. De kunne fx lave en brainstorming over følgende spørgsmål: Hvad er en god skosål? Hvilke materialer ville egne sig godt til isolering? Hvilke materialer ville egne sig godt som byggematerialer? Eleverne skriver, tegner eller laver et mindmap med deres idéer i arbejdsark 3.3. Vælg den bedste idé Hver gruppe beslutter sig for hvad de synes er den bedste idé. I den næste aktivitet arbejder de med at planlægge skosålens design. 42

43 Opgave 10 Planlægge 15 min. Gruppestørrelse: 3 elever Materialer: Elevhæfte side 15 Planlægge De isolerende materialer Forberedelse: Læg de materialer frem, der skal bruges til skosålens design. Sæt aktiviteten i gang Den tredje fase er planlægningsfasen. Eleverne skal arbejde videre med idéen fra ide-fasen og konkretisere den. Eleverne arbejder ud fra deres viden om, hvilke materialer, der er til rådighed til designet. Men de har ikke adgang til dem. Dette er en god øvelse i at sætte den videnskabelige viden fra lektion 2 i praktisk anvendelse. I elevhæftet side 15 Planlægge arbejder eleverne med at planlægge skosålens design ved at svare på: Hvad skal sålen indeholde for at opfylde kravene? Hvilke to slags materialer vil de bruge til at lave sålen med? Lad eleverne afslutte med at lave en tegning af skosålen. Eleverne kan herefter dele deres: valg af materialer valg af konstruktionsmetode. 43

44 Opgave 11 Fremstil og test 35 min. Gruppestørrelse: 3 elever Fremstillingstid: 15 minutter Testtid: 15 minutter Materialer til design af skosål: 10 alt-muligklude (til under- og oversål) 12 store tændstikæsker (med tændstikker) 1 pakke engangsklude, skum 4 aviser 500 gram elastikker, brede 1 pakke vat, 100 sugerør 20 plastikposer, 2 L 10 sakse Til fastgørelse/samling: Afdækningstape, 15 m. eller klipsemaskine Til brug i test: 10 digitaltermometre 10 fryseelementer 10 linealer 10 engangsklude/karklude (til afdækning) 10 stopure 10 elastikker til at fastholde skosålen Elevhæfte side 17 Forberedelse: Læg materialerne frem. Opdel dem i: Obligatoriske materialer (under- og over-sål): Engangsklude/karklude, sakse, blyanter. Isoleringsmaterialer: aviser, vaskeklude, tændstikker, plastikposer, vat, elastikker og sugerør. Fastgørelses- og samlingsværktøj: klipsemaskine, 50 cm afdækningstape, en plastikpose. Gør det klart for eleverne, hvordan der skelnes mellem materialer, der tæller med og materialer, der ikke tæller. Det er også vigtigt, at eleverne ved, at mængden af materialerne er begrænset. 44

45 Gå i gang med at fremstille Den fjerde fase er Fremstille. Eleverne skal nu følge deres plan. De fremstiller og tester skosålerne. Over- og undersålen: Begynd med at klippe to identiske såler fra en vaskeklud. Lav en sømbredde på 1 cm til at lukke sålen med. Disse såler fungerer som over- og underlaget af skosålen. De tæller ikke med som isolerende materiale. Test af skosålen Grupperne skal nu teste deres skosål. Elevhæfte side 17 og 18: Testrapport 1. Her får eleverne råd om, hvordan de tester deres idéer i forhold til de opstillede krav. Hvordan skal der testes: Skriv hvilke to materialer der er brugt i skosålen Mål hvor høj/tyk sålen er. Gå en tur på 10 meter med skosålen på. Mål isoleringen: Placer sålen på fryseelementet, Mål starttemperaturen, mål igen efter 6 minutter og mål efter 10 min. Skriv resultatet ned i arbejdsarket. Beregn temperaturforskellen, fra start til slut. Når eleverne er færdige med at teste, deler de deres resultater med hinanden. Bedøm dem i forhold til hinanden efter kategorien: meget gode, gode, ikke så gode. Bedømmelsen fastlægges sammen med eleverne. Hvor meget temperaturen falder i skoene er selvfølgelig bestemmende for, hvad der er god og dårlig isolering. Men der er ingen officiel isoleringstabel. Tag højde for, at der skal være mulighed for forbedringer. Er alle såler meget gode, kan det være svært at motivere til at skulle forbedre den. Fremstilling: 15 minutter 45

46 Opgave 13 Forbedre og teste 35 min. Gruppestørrelse: 3 elever Materialer: Elevhæfte side 19 Forbedre Elevhæfte side 20 Testrapport 2 Sæt aktiviteten i gang I denne sidste fase skal eleverne overveje, hvordan de kan forbedre sålens design. Eleverne arbejder med spørgsmålene i arbejdsark 3.7 og diskuterer deres materialevalg, design, testresultater og hvad der skal forbedres: Hvilke slags materialer har de brugt og hvorfor? Hvorfor valgte de netop det skosåls design? Opfyldte skosålen kravene? Hvad viste testene? Hvordan kan de forbedre skosålen? Eleverne præsenterer og får feedback på idéer til forbedring af sålen. I deres forklaring skal de trække på den viden, de har opnået fra de foregående lektioner. Eleverne skal nu, baseret på evalueringen, forbedre deres skosål. Det får de ca. 10 minutter til. Test af ny og forbedret skosål Testrapport 2 Når de forbedrede skosåler er færdige tester eleverne dem igen og noterer deres data i elevhæftet side 20 De deler deres resultater med hinanden og laver en konklusion på, om de klarede udfordringen? Konklusion Forhåbentlig er udfordringen blevet klaret med succes, og alle eleverne er kommet tilbage fra turen med hundeslæde med dejlig varme fødder. Lav en slutning på historien og forbered eleverne til den næste lektion, som er en evaluering af, hvordan de har arbejdet, og hvad de har lært. 46

47 Del 4 Refleksion 47

48 Del 4 Refleksion 30 min. Målsætninger I denne lektion vil eleverne lære: at evaluere deres arbejde og metode. Materialer (30 elever): Elevhæfte side 21 og 22 Hvordan arbejdede vi? Arbejdsmetode: Gruppearbejde. Præsentation. 48

49 Opgave 16 Refleksion 30 min. Gruppestørrelse: 2 elever Materialer: Elevhæfte side 21 og 22: Hvordan arbejdede vi? Formål: At give eleverne lejlighed til at reflektere over, hvordan de har arbejdet og hvornår de har lært noget, der har haft betydning. Hvad de har lært om isolering er mindre væsentligt her. Det er i højere grad refleksioner omkring arbejdsprocessen og hvordan den har bidraget til eller forstyrret arbejdet med at få designet et skosål, der levede op til kravene. Hvor enig er du i udsagnene? Jeg har bidraget godt til gruppearbejdet. Mine idéer er blevet hørt Jeg har lyttet til de andres idéer Jeg har lært meget om ingeniørens arbejdsproces Helt enig enig Ikke enig Slet ikke enig Sæt aktiviteten i gang Eleverne evaluerer processen ved hjælp af spørgsmålene i elevhæfte side 21 og 22: Hvordan arbejdede vi?. Først alene herefter diskuterer de sammen to og to. Jeg har styr på processens fem faser Jeg er blevet god til at løse udfordringer Hvor enig er du i udsagnene? Jeg har lært meget om isolering Jeg ved hvilke materiale der er gode varmeledere Jeg ved en del om opbygning af skosåler 49