HartevÆrket FYSIK UD AF HUSET

Transkript

1 HartevÆrket FYSIK UD AF HUSET Lærervejledning Indhold Det er ikke let for elever at overføre deres viden fra fysiklokalets modelforsøg til virkelighedens verden. På Harteværket får eleverne en hel unik mulighed for at opleve i praksis, hvordan potentiel energi i form af vand, der ligger højt, kan omdannes til elektricitet i Harteværkets turbiner. Desuden er værket er så gammelt, at teknikken i højere grad kan opleves konkret. Det hele er ikke pakket ind og styret af computere, som på et moderne elværk. I lærervejledningen finder du følgende kapitler: SIDE 2 Introduktion til uv-forløbet SIDE 3 Rammerne for uv-forløbet SIDE 4 Oversigt over uv-forløbet SIDE 8 Det uformelle læringsmiljø SIDE 9 Online formidling SIDE 10 Teoretisk forankring SIDE 13 Sammenfatning og Perspektiv Udviklet af Forfattere: Elisabeth Dannesboe (Bramdrup Skole) og Bodil Pihlkjær Nymann (Brændkjærskolen) Redaktion: Beth Wehner Andersen, Claus Auning og Linda Ahrenkiel Layout/film: Rune Skeel-Gjørling December 2012

2 Introduktion til uv-forløb Introduktion En effektiv måde at lære nyt på er, at skulle forklare det til andre. Eleverne skal i dette undervisningsforløb lave en video, der forklarer energiomsætning. De skal koble deres viden fra fysiklokalets modelforsøg sammen med Harteværkets virkelighed. Mobiltelefonen kommer op af lommen og bruges i undervisningen. Eleverne skal kunne forklare de forskellige energiformer, kunne forklare om energiomsætning, opdage at behovet for el-produktion har ændret sig over tid, kende til magnetisme, elektromagnetisme, induktion og transformation, lære om et vandkraftværks opbygning og dets elproduktion, kunne anvende deres viden fra fysik/kemi timerne i verden udenfor lokalet, kunne fremstille en lille video som formidler deres viden, kunne forklare relevante faglige begreber med egne ord, kunne anvende relevante faglige begreber i nye sammenhænge, diskutere naturgenopretningsprojekter i nærmiljøet. Se mere på ntsnet.dk Den gode idé Mogens Hansen, lærer fra Brændkjærskolen og formidler på Harteværket, fortæller om ideén bag undervisningsforløbet. Varighed 1:05 min YouTube (HD) 2

3 Rammerne for uv-forløbet Aldersgruppe/klassetrin Undervisningsforløbet er tænkt til elever i 9. klasse. Varighed af forløbet Minimum 10 lektioner og heraf bruges 4 på Harteværket. Hvis man arbejder tværfagligt med biologi og/eller geografi (se andet forløb Naturgenopretning af Vester Nebel Å natursyn i forandring ) bruges flere lektioner. Pædagogisk metode Undervisningen veksler mellem klasseundervisning og gruppearbejde. Det er en forudsætning, at klassen tidligere har arbejdet med felternes forandring: magnetisme, elektromagnetisme, induktion, vekselspænding og transformation. Desuden skal de kende de forskellige begreber, der hører til disse emner. Forløbet giver dem mulighed for at konkretisere deres viden om disse emner. De konkrete erfaringer kan desuden sættes i et større perspektiv, når modelforsøgene sammenlignes med Harteværket virkelighed. 3

4 Oversigt over uv-forløbet LEKTION beskrive hovedtræk ved samfundets energiforsyning, herunder elektrisk energiforsyning gøre rede for energiomsætninger, nyttevirkning og tab i energikvalitet i forbindelse med samfundets elektriske energiforsyning og brug af solceller, solfangere, biogas og brændselsceller forklare, hvordan indgreb i naturens stofkredsløb kan påvirke miljøet, herunder anvendelse fossilt brændsel [Foto] Øvelser kan drage paralleller til Harteværket Indhold Introduktion til undervisningsforløbet. Harteværket - hvad er det? Repetition af emnerne: energiformer, energiomsætning, magnetisme, elektromagnetisme, induktion og transformation. læse, forstå og vurdere informationer i både trykte og digitale faglige tekster Begreber Potentiel energi, bevægelsesenergi, elektrisk energi, kemisk energi, strålingsenergi, energiomsætning, elektromagnetisme, induktion, transformation Aktiviteter Eleverne bevæger sig i grupper rundt ved alle 6 forsøgsstationer: 1. Energiomsætning 2. Brændselsceller 3. Magnetisme 4. Elektromagnetisme 5. Induktion 6. Transformation Relevante faglige trinmål UNDERVISNINGMATERIALER Harteværkets hjemmeside Eksempelvis: Ad 1. Ny Prisma+ - ark 2.7, 2.8, 2.10 Ad 2. Ny Prisma 8 - ark Ad 3. Ny Prisma 9 - ark 5.1, 5.2, 5.3 Ad 4. Ny Prisma 9 - ark 5.6, 5.7, 5.9 Ad 5. Ny Prisma 9 - ark 5.15,5.16, 5.18 Ad 6. Ny Prima 9 - ark 5.25 anvende fysiske eller kemiske begreber til at beskrive og forklare fænomener, herunder lyd, lys og farver 4

5 3.-6. LEKTION Fysikforsøgene kobles vha. videoen til Harteværkets virkelighed. Relevante faglige trinmål [Foto] Klasse under rundvisning på Harteværket Indhold Besøg på Harteværket og rundvisning på stedet. Introduktion til hvordan eleverne skal vise, at de kan koble deres fysikforsøg med Harteværkets faktiske el-produktion vha. lille video Aktiviter Eleverne arbejder i grupper. Hver gruppe fremstiller en lille video om et af følgende emner: formulere enkle problemstillinger, opstille og efterprøve hypoteser samt vurdere resultater vurdere og anvende informationer med fysisk, kemisk eller teknisk indhold benytte fysisk eller kemisk viden, opnået ved teoretisk og praktisk arbejde vælge og benytte udstyr, redskaber og hjælpemidler der passer til opgaven, herunder feltudstyr og data-loggere formidle resultater af arbejde med fysiske, kemiske eller tekniske problemstillinger. Begreber Potentiel energi, bevægelsesenergi, elektrisk energi, kemisk energi, strålingsenergi, energiomsætning, elektromagnetisme, induktion, transformation magnetisme og elektromagnetisme induktion transformation fra vand til el energiomsætning UNDERVISNINGMATERIALER På Harteværket findes det fysikgrej, som normalt forefindes på skolerne. Elevernes egne smartphones/ tablets Aktivitesark se bilag 1 Besøg på Harteværket LEKTION Indhold Efterbehandling af de små videoer hjemme på skolen. Aktiviteter Videoklippene overføres til skolens computere og redigeres. Videoerne lægges på skoletube eller lign. Relevante faglige trinmål Uddrag af vejledning om IT-og mediekompetencer: Eleverne skal således lære at sortere, vælge og redigere information til et bestemt formål Det er således vigtigt, at eleverne opnår kompetencer i dels at afpasse sin vidensproduktion og sine 5

6 virkemidler efter budskab, modtagerkreds og den ramme det skal offentliggøres i. De skal også kunne forholde sig kritisk til hvilken formidlingstype og målgruppe, der er relevant i sammenhængen og ud fra formålet. Det indebærer bl.a., at eleven skal kunne forholde sig bevidst og kritisk til at identificere sin målgruppe ud fra budskabet og formålet med produktionen samle tilgængelig viden vælge sin kanal (sms, blog, Wiki, hjemmeside osv.) ud fra budskabet og formålet med produktionen vælge et relevant community og herunder overveje, om eleven ønsker at blive identificeret med eller autoriseret af det pågældende community (fx Wikis) vælge præsentationsform (tekst, grafisk præsentation, film/video, online, offline osv.) Begreber Medie, skoletube, videoredigering, blog, uploade, målgruppe, ophavsrettigheder UNDERVISNINGMATERIALER Eleverne smartsphones/tablets og computere. Film fra forløbet - Fysik ud af huset [Film] En klasse fra Brændkjærskolen besøger Harteværket for at opleve fysiklokalets øvelser i virkeligheden (2:59 min) YouTube (HD) 6

7 LEKTION Relevante faglige trinmål [Foto] Klasse under rundvisning på Harteværket Indhold beskrive hovedtræk ved samfundets energiforsyning, herunder elektrisk energiforsyning gøre rede for energiomsætninger, nyttevirkning og tab i energikvalitet i forbindelse med samfundets elektriske energiforsyning og brug af solceller, solfangere, biogas og brændselsceller vurdere anvendelser af naturgrundlaget i perspektivet for bæredygtig udvikling og de interessemodsætninger, der knytter sig hertil (fælles med biologi og geografi) Afrunding af forløbet Filmene vises på klassen. Forløbet evalueres. Der perspektiveres til et eventuelt prøvespørgsmål. Naturgenopretningsprojektet ved Vester Nebel Å gennemgås i korte træk og relateres til Harteværkets elproduktion. Samtale evt. arbejdsark om ændringer i natursynsbegrebet gennem tiderne. Aktiviteter Eleverne fremviser deres film. Vis evt. Kolding Kommunes film som fortæller om natur-genopretningsprojektet ved Vester Nebel Å. Begreber Natursyn, naturgenopretning, alternative energiformer UNDERVISNINGMATERAILER kolding.dk Arbejdsark om natursyn - Se bilag 2 Se Nye tider for Harteværket og Vester Nebel Å 7

8 Det uformelle læringssted Nebel Å-system, men samtidigt har Harteværket mistet ca. 2/3 af sin vandtilførsel. Elproduktionen er derfor gået kraftigt tilbage. For tiden fungerer værket kun som museum og som besøgssted for skoleklasser. Man skal kontakte formidler, hvis man ønsker at besøge værket med en klasse. Se hjemmesiden for kontaktperson. [Foto] Det nybyggede Harteværket i 1918 Harteværket blev bygget fra 1918 til Der var energikrise under og efter 1. Verdenskrig, og man ønskede at sikre elektrificeringen af landområderne omkring Kolding. Et besøg starter med en rundvisning. Her ser eleverne ved selvsyn de forskellige dele af processen med at omdanne vandets potentiel energi til elektrisk energi. Det bliver herved meget konkret for eleverne, at vandets potentielle energi på toppen af bakken omdannes til bevægelsesenergi gennem det lange rør. Man byggede en dæmning over Vester Nebel Å ved Ferup og tvang på den måde vandet fra åen ind i Almind Å og videre til Stallerup Sø. Fra Stallerup Sø bliver vandet ført i en kanal hen til et rør, hvor vandet falder ca. 26 m. ned til Harteværket. I dag er værket kun en mindre produktionsenhed sammenlignet med de centrale kraftværker, men tidligere kunne værket i gennemsnit dække ca. halvdelen af elforbruget i Kolding by og omegn i regnfulde år det totale elforbrug! [Foto] Vandet løber i røret her, som falder 26 meter Denne energi bliver igen i maskinhallens turbiner vha. generatorer omdannet til elektrisk energi. Undervejs fortælles også om Harteværkets historie og den betydning, som værket har haft for Koldings elforsyning gennem tiderne. [Foto] Luftfoto over Ferup sø og Vester Nebel Å Vester Nebel Å blev i forbindelse med et naturgenopretningsprojekt i ført tilbage til sit oprindelige løb fra før 1918, hvor Harteværket blev bygget. Åen løber i dag uden om Ferup Sø. Der er herved skabt fri passage for fisk og smådyr til Vester I tilknytning til værket er der en skolestue, hvor elevene kan lave modelforsøg af de processer, som foregår i 1:1 på selve Harteværket. I det beskrevne undervisningsforløb gentager eleverne forsøg, de kender fra fysiklokalet, filmer dem, og finder derefter den tilsvarende proces på Harteværket og laver et filmklip med den. Mange elever fik en aha oplevelse, når de klatrede op at den stejle bakke med røret. Potentiel energi går fra teori, til noget man kunne mærke på egen krop. 8

9 Online formidling Der er masser af muligheder for at opsøge viden om det område, som leverer vand til Harteværket. Som tidligere nævnt er der fx hjemmesiden kolding.dk, udstillinger i området og endda en naturformidler, som er tilknyttet Kolding Ådal. QR-KODE En QR-koder fungerer på samme måde som en stregkode. QR er en forkortelse for Quick Response. Endvidere kan man anvende de forskellige opstillede poster i området. Hvis man cykler ad Troldhedestien ud til Ferup Sø er der opsat to skilte med QR-koder. Der er også opsat et skilt ved Harteværket. Ved at scanne QR-koden med en smartphone eller tablet bliver eleven - eller andre besøgende - ledt videre til en film, som fortæller om den pågældende lokalitet. Man anvender det typisk for at brugerne ikke skal indtaste lange varekoder eller komplicerede webadresser - i dette tilfælde til en video på YouTube. Derudover kan man kan køre statistikker på, hvor mange brugere som scanner koden. Brugen af QR-koder og formidling i lyd og billeder giver en mere sanselig oplevelse til eleverne frem for en statisk planche på stedet. Fordelen er også, at man kan bogmærke filmen og gense den på et senere tidspunkt i forbindelse med fx repetition og opgaveskrivning. For at få glæde af QR-koderne skal din smartphone eller tablet have en app, som kan scanne stregkoder og lignende. Det finder man i Apples App Store eller Androids Play butik. Hvis du i øvrigt selv ønsker at oprette nye poster på fx skolen, kan du generere og printe dine egne QR-koder til film, opgaver, hjemmesider og andet online materiale på qr-koder.dk. Film fra posterne Naturgenopretning af Vester Nebel Å Donssøerne ved kanalen ned Stallerup sø Den nye passage under Troldhedestien Hvad er QR-koder? Harteværket En QR-kode er et mønster, som indeholder en mængde information som bogstaver, tal og tegn. Jo større og mere kompliceret mønster, des jo mere information indeholder mønsteret. 9

10 Teoretisk forankring Undervejs i forløbet er der lagt meget vægt på begrebsforståelse det der i andre sammenhænge bliver kaldt paratforståelse. Følgende citat af Lemke udtrykker vores opfattelse af, hvad det vil sige at arbejde med elevernes forståelse af begreber. [Foto] Elev i gruppeøvelse Vores tilgang til struktureringen og planlægningen af undervisningen er inspireret af socialkonstruktivistisk undervisningstænkning. I punktform kan vore ideer beskrives således: at eleverne ikke er passive modtagere af viden. Læring er en aktiv proces, hvor den enkelte opbygger sin egen personlige viden på baggrund af erfaringer, tanker, forestillingsbilleder og tolkninger, at eleverne lige så længe, de har kunnet sanse, har udviklet begreber, forklaringer og strukturerende modeller, der kan tolke deres erfaringer. Disse hverdagsforklaringer afviger imidlertid ofte fra den videnskabelige måde at forklare fænomenerne på, at elevernes eksisterende forestillinger og viden har indflydelse på ny læring. Nyt stof relateres, tolkes, udvikles, restruktureres og integreres i forhold til den eksisterende viden, at eleverne lærer i et socialt rum. Deres omverdensforståelse udvikles både på baggrund af deres erfaringer med fysiske fænomener og gennem kommunikation med andre mennesker Når vi underviser i naturvidenskab, eller et hvilket som helst andet fag, ønsker vi ikke at eleverne bare gentager vores ord som en anden papegøje. Vi vil have at de kan konstruere den egentlige mening med deres egne ord, og med lidt anderledes ord, når situationen kræver det. Brug af samme faste betegnelser i alle situationer er nyttesløst. Ordene må ændres fleksibelt for at kunne opfylde kravene i den øjeblikkelige argumentation, problemstilling eller brug. Men de skal udtrykke den samme essentielle mening, hvis de skal være videnskabeligt acceptable og praktisk anvendelige. Det er dette, vi forstår ved at eleverne skal forstå begreber. (Lemke,1990) SOLO taksonomien Inden for de naturvidenskabelige fag er det oftest SOLO taksonomien, der anvendes. Den australske læringsteoretiker J. Biggs har udviklet denne taksonomi, ikke ligesom Bloom over undervisningsmål, men over en elevs forståelse af et givent emne eller opgave. (Bjerrum, Dannesboe, Sandby-Hansen og Riis, 1998). Eleverne er aktive, når de udfører de foreslåede fysikforsøg og deres egne produktion af den lille video. Når de ser hinandens videoer, bliver der lejlighed til at repetere, vurdere og diskutere. [Foto] Gruppe filmer deres øvelse 10

11 Oversigt over SOLO taksonomien 1.trin 2.trin 3.trin 4.trin 5.trin Eleven kan kun usammenhængende information Eleven kan identificere omskrive anvende simple procedurer, Eleven kan opliste beskrive kombinere, Eleven kan sammenligne kontrastere forklare årsager analysere relatere anvende, Eleven kan teoretisere generalisere danne hypoteser perspektivere, samt beherske flere aspekter, samt beherske og integrere flere aspekter til en helhed samt bevæge sig fra det specifikke til det abstrakte men behersker kun enkeltdele men integrerer dem ikke til en helhed [Figur] Primus R-grundbog og håndbog til almen studieforberedelse (kilde: Primus R-grundbog og håndbog til almen studieforberedelse af Peter Føge og Bonnie Hegner, Systime 2010) Igennem dette undervisningsforløb har eleverne mulighed for at nå et højere taxonomisk niveau rent forståelsesmæssigt. Eleverne går fra at have viden om (trin 1) til at forklare (trin3) til at anvende (trin 4) til at reflektere (trin 5) igennem forløbet. Vester Nebel Å - får eleverne også mulighed for at reflektere over deres viden. Praktisk/eksperimentelt Eksperimenter og praktisk arbejde har altid stået centralt i al naturfagsundervisning. Det er en arbejdsform, som netop er typisk for disse fag. Der er 3 hovedformål med at benytte eksperimenter og praktisk arbejde i undervisningen [Foto] Eleverne film er færdig og ses på Ipad Eleverne har deres viden om fra den normale fysik/kemi undervisning, men bliver tvunget til at forklare og anvende deres viden i deres egen produktion af videoen i den fysiske ramme - virkeligheden - vandkraftværket Harteværket. Hvis man arbejder tværfagligt og koordinerer dette forløb med forløbet naturgenopretningsprojektet Eleverne får mulighed for førstehåndsoplevelser. Eleverne får mulighed for at opstille hypoteser og efterfølgende afprøve dem. De afprøver, om den oprindelige ide passer med de resultater, de kan få ved forsøg. Eleverne får en oplevelse af at arbejde videnskabeligt igennem at lave eksperimenter, hvis resultat ikke er kendt på forhånd. Som lærer skal man altid være meget opmærksom på, at denne type undervisning altid bør være teoribaseret, så det ikke bliver eksperimenter for eksperimenternes egen skyld. 11

12 Efter en sådan AHA oplevelse bliver det ekstra relevant at gentage fysiklokalets modelforsøg i Harteværkets fysiklaboratorium selv filme forsøgene og sammenligne dem med den tilsvarende virkelighed på Harteværket. Når eleverne efterfølgende klipper deres film sammen og speaker ind over, bliver der rig mulighed for at demonstrere deres egen forståelse af energiomsætning. [Foto] Indledende forsøg i fysiklokalet Hvis praktisk arbejde desuden også skal resultere i brugbar læring hos eleverne, skal det praktiske arbejde være planlagt på en måde, så eleverne er bevidste om, hvad målet er med det praktiske arbejde, de skal have forberedt sig på det, og der skal følges op på det. Når man senere skal se kammeraternes flotte film om deres forsøg, bliver der desuden rig lejlighed til repetition af det faglige stof - helt uden eleverne opdager det! Når man hjemme i fysiklokalet fx laver de traditionelle fysik/kemi forsøg omkring energiomsætning, vil det for mange elever være spændende forsøg, som de måske dog alligevel har svært ved at koble direkte til en virkelighed, de kender. Får de derefter lov til at opleve modelforsøgene fra fysiklokalet i 1:1 skala på Harteværket, bliver det lettere at forstå, at modelforsøgene passer på virkeligheden! [Foto] Harteværket - fysiklokalets forsøg i virkeligheden 12

13 Sammenfatning og Perspektiv [Foto] Elever arbejder i Harteværket skolestue Undervisningsforløbet giver flere oplagte muligheder for tværfagligt samarbejde med andre lærere omkring klassen. At man i dag har valgt at reetablere det oprindelige løb for Vester Nebel Å og fratage Harteværket næste 2/3 af vandtilførslen kunne være anledning til et samarbejde med biologilæreren omkring vandløb og natursyn i forandring. Behovet for strøm var jo netop det, der motiverede, at man i sin tid omlagde åen og udnyttede vandkraften. Hvis man cykler ad Troldhedestien til Ferup med sin klasse for at se på naturgenopretningsprojektet af Vester Nebel Å bliver den store sammenhæng meget tydelig for eleverne, hvis man fortsætter ad stierne til Harteværket. På denne rundtur oplever eleverne alle dele af det kæmpe byggeprojekt, som det har været at etablere Harteværket med tilhørende vandløb, så naturen bedre kunne tjene menneskene ved at lave strøm. I dag har natursynet ændret sig og strømmen fra Harteværket betyder ikke så meget i den store sammenhæng. Derfor har vi nu brugt millioner af kroner på at genskabe et pragtfuldt vandløb og skabe en lokalitet med store rekreative værdier også selv om, strøm fra Harteværket er CO 2 neutralt. Hele området ved Ferup sø er et storslået landskab skabt af isens stærke kræfter. Her kunne geografilæreren komme på banen. Indfaldsvinklen fra geografi kunne også være udnyttelsen af de omkringliggende arealer til landbrug. Se mere om Vester Nebel Å projektet i lærervejledningen Naturgenopretning af Vester Nebel Å. 13