Roskilde Ungdomsskole Fælles mål og læseplan for valgfaget Naturfag med udfordringer November 2014
Fælles mål Naturfag med udfordringer Målsætning Naturfag med udfordringer bygger videre på elevernes arbejde i den obligatoriske naturfagsundervisning med henblik på at skabe grundlag for, at eleverne kan udnytte de erhvervede kompetencer, når de som samfundsborgere skal tage stilling til naturfaglige problemstillinger. Undervisningens aktualitet og åbning mod udvalgte problemstillinger i elevernes omverden vækker deres nysgerrighed og lyst til yderligere udforskning af det naturfaglige univers. De nye naturfaglige, meningsfyldte erkendelser og oplevelser af, selv at være ansvarlige aktører i den naturfaglige verden giver eleverne lyst til yderligere at beskæftige sig med og udforske naturfaglige områder som en del af deres dagligdag uden for skolen. Kompetence - område Undersøgelser Modellering Perspektivering Kommunikation Kompetencemål Eleven skal designe, gennemføre og evaluere naturfaglige undersøgelser Eleven skal kunne anvende og udvikle naturfaglige modeller Eleven skal kunne perspektivere naturfag viden til omverdenen og relatere naturfagligt indhold til naturvidenskabelig erkendelse Eleven skal kunne kommunikere om naturfaglige forhold Videns og færdighedsmål Naturfaglige undersøgelser formulere en afgrænset problemstilling med naturfagligt indhold indsamle og vurdere data fra egne og andres undersøgelser. konkludere og generalisere på baggrund af eget og andres praktiske og undersøgende arbejde anvende modeller til forklaring af naturfaglige fænomener og problemstillinger udvikle og udvælge naturfaglige modeller vurdere naturfaglige modellers anvendelighed og begrænsninger beskrive naturfaglige problemstillinger i den nære omverden forklare sammenhænge mellem naturfag og samfundsmæssige problemstillinger og udviklingsmuligheder forklare, hvordan naturvidenskabelig viden diskuteres og udvikles kommunikere om naturfag Naturfaglig modellering naturfaglige undersøgelsesmetoders anvendelsesmuligheder og begrænsninger. principperne for indsamling og validering af naturfaglige data. naturfaglige modeller naturfaglige modellers karakteristika vurderingskriterier for naturfaglige modeller Perspektivering i naturfag Formidling aktuelle problemstillinger med naturfagligt indhold interessemodsætninger knyttet til naturfaglig erkendelse viden om processer i udvikling i videnskabelig erkendelse metoder til at formidle
ved brug af egnede medier vurdere kvaliteten af egen og andres kommunikation om naturfagligt stof naturfagligt stof kildekritisk formidling af naturfagligt stof Naturfaglige undersøgelser Eleverne har tidligere arbejdet med undersøgelser og har herigennem erfaret, at man ved systematisk observation og tilhørende forklaringer kan opnå en generaliseret forståelse af sammenhænge mellem fænomener i den fysiske omverden. Først i forløbet skal eleverne arbejde stadig mere systematisk med naturfaglige undersøgelser. I samspil med andre elever og med vejledning af læreren skal eleverne identificere og formulere problemstillinger, der både har relevans for eleverne selv og andre. Udgangspunktet for en problemstilling kan være en fælles undren over et naturfagligt fænomen, som eleverne har oplevet eller er blevet præsenteret for. I denne proces skal eleverne formulere antagelser, som kan forklare den eller de observationer, som er foretaget, eller foreslå undersøgelser man kan lave for at få mere viden om problemstillingen. En forudsætning for at kunne undersøge er, at eleverne kender til naturfaglige undersøgelsesmetoder. Eleverne skal derfor kontinuerligt arbejde med fagets undersøgelsesmetoder og have fokus på deres anvendelsesmuligheder og begrænsninger. Eleverne skal både på skolen og i felten arbejde med at observere, registrere, beskrive og opsamle data samt foretage systematiske undersøgelser med kontrol af variable. Eleverne skal i samarbejde med andre designe, opstille og gennemføre undersøgelser. Undervisningen skal have fokus på elevernes indsamling og registrering af data. Eleverne skal arbejde med forskellige metoder til dataindsamling, herunder målinger foretaget med digital dataopsamling og andet elektronisk udstyr samt andres observationer, bl.a. undersøgelsesdata fra internettet og multimodale naturfagstekster. Om vidensmål Eleverne erhverver sig grundlæggende viden om naturfaglige temaer med henblik på at få forståelse af temaernes centrale problemstillinger, sammenhæng med generelle samfundsmæssige forhold og egentlig videnskabelig forskning. Eftersom eleverne selv udvælger de temaer de vil undersøge vil der i forbindelse med den praktiske undervisning være store variationer i hvilke mål der opfyldes Om færdighedsmål Eleverne skal kunne - anvende grundlæggende naturfaglige arbejdsmetoder - arbejde hensigtsmæssigt i laboratorium under iagttagelse af gældende sikkerhedsforskrifter - indsamle data i forbindelse med feltøvelser og ekskursioner - kunne udvælge egnede faglige kilder på nettet - systematisere deres iagttagelser og målinger - evaluere og vurdere resultaterne af eget arbejde - anvende naturfaglig terminologi i kommunikation med kammerater, lærere og andre - præsentere og diskutere resultaterne af eget arbejde Kommentarer til kompetencemål Det er vigtigt at eleverne kan - systematisere og perspektivere de opnåede resultater og erkendelser og benytte dem i andre naturfaglige sammenhænge - tage stilling til og handle i overskuelige situationer på grundlag af den erhvervede naturfaglige viden og de tilegnede kompetencer - arbejde selvstændigt med på forhånd definerede problemstillinger
Læseplan Naturfagene beskæftiger sig alle med den naturgivne og menneskeskabte omverden, men belyser omverdenen fra hver deres faglige synsvinkler. De fire naturfag samles her i valgfaget, så der samlet arbejdes med kompetenceområderne undersøgelse, modellering, perspektivering og kommunikation. Hvert kompetenceområde består af et kompetencemål med underliggende færdigheds- og vidensområder. Naturfaglige mål beskriver de arbejdsmetoder og processer, som er fælles for naturfagene. De naturfaglige mål er udfoldet i et færdigheds- og vidensområde, og i de temaer der gås i dybden med kan flere af de naturfaglige mål blive inddraget. Det er vigtigt at understrege, at Naturfag med udfordringer ikke er tilrettelagt med sammenhængende undervisningsforløb rettet mod hele holdet. Tanken med valgfaget er at hver enkelt elev eller elevgruppe her får mulighed for at fordybe sig i udvalgte temaer, så de på denne måde især udfordrer sig selv i forbindelse med at de erkender at jo mere de trænger ned i stoffet jo flere aspekter vil der træde frem for dem. Den efterfølgende oversigt skal således betragtes som et katalog over mulige temaer, som eleverne kan fordybe sig i. Udfordringerne for eleverne ikke ligger ikke i en fast indholdsplan for undervisningen, som alle følger, men snarere i, at der i undervisningen gives mulighed for elevernes eget arbejde med selvvalgte temaer spændende fra elevernes realisering af egne ideer af til computerspil, hvilket inkluderer programmering af spillene, over sammenligning af tre forskellige søers flora, fauna og livsbetingelser. Nogle elever har således valgt en skovsø, en sø i et område med dyrkede marker og en sø i den lokale bypark som grundlag for deres systematiske undersøgelser. Som fælles projekt kunne man som fælles projekt etablere et undervisningsforløb med udgangspunkt i LEGO mindstorm, hvor man kan udvikle styring af forskellige robotter. LEGO mindstorm udfordrer således eleverne på mange forskellige måder. Erfaringer viser at projekter i flere situationer udvikler sig som en naturfagsklub hvor man med udgangspunkt i nettet har diskuteret spørgsmål som er vigtige for eleverne fx Cern acceleratoren og den tilknyttede videnskabelige grundforskning. På trods af den indbyggede frihed til at vælge diskussionsfelt, har eleverne altid holdt sig til naturfaglige temaer Indholdselementer Indholdet centreres om udfordrende faglige naturfagstemaer og problemstillinger som fagligt ligger umiddelbart over det faglige afgangsprøveniveau i naturfagene. Her kan bl.a. nævnes geologiske kræfter, jordskælv, vulkanudbrud og tsunamier klimaforandringer miljømæssige konsekvenser af samfundenes indretning og forbrug naturfagenes anvendelse i praksis naturfag og teknisk udvikling naturfaglig forskning, som har udvidet menneskenes erkendelse IT s anvendelse i naturfag Færdigheder Formulere relevante naturfaglige spørgsmål og opstille hypoteser Planlægge og gennemføre naturvidenskabelige undersøgelser og kunne vurdere resultaterne heraf.
Organisatoriske forhold Deltagerne vælger holdet i forbindelse med valgfagsproceduren på skolen eller direkte på ungdomsskolens hjemmeside. Der optages elever fra 7., 8. og 9. klassetrin. Forløbet er etårigt. Naturfag, projektopgave og naturfaglige uddannelser Valgfaget er en overbygning på den obligatoriske naturfagsundervisning på de ældste klassetrin for elever, der ønsker at udbygge deres naturfaglige kundskaber, færdigheder og kompetencer. Foruden at udbygge deltagernes faglige grundlag med henblik på at kunne tage stilling til naturfaglige problemkomplekser, er det også hensigten at skabe interesse for naturfag med henblik på, at de vil få interesse for at give sig i kast med en ungdomsuddannelse med naturfagligt islæt og for derefter at gå videre med en uddannelsesretning med naturfagligt indhold. Her ud over vil eleverne kunne anvende deres viden og færdigheder i forbindelse med udarbejdelse af deres projektopgaver. Skolens åbning mod omverdenen kan foregå på mange måder Der arbejdes med udvalgte temaer som grundlag for besøg på virksomheder, som bygger på naturfaglig viden (elektronik, IT, vej- og brobygning, vandværker) og institutioner som vejdirektoratet, Roskilde kommunes GIS, RISØ, DTU, KU, RUC. Eksempelvis kunne man besøge Rockwool for at få indsigt i såvel virksomhedens drift som i dens markedsføring af dens produkter. Et sådan virksomhedsbesøg kunne inddrages i undervisningen i forbindelse med arbejde med isolering og energiforbrug Der kan indkaldes gæstelærere fx naturfagsstuderede, som fortæller om deres specialer m.m. I undervisningen indgår ekskursioner til - istidslandskaber, grusgrave, vandværk, energiforsyning - udvalgte biotoper som skove, vådområder, skove (naturskoven i Boserup) - benyttelse af Naturbasen ved Gulddysseskoven og Naturskolen i Boserup skov - Undervisningstid Undervisningen gennemføres i forbindelse med en aftalt valgfagsblok eller umiddelbart efter den obligatoriske undervisningstid typisk fra kl. 15.30 og er estimeret til 3 timer pr. undervisningsgang. Tidsrummet udvides i forbindelse med særlige aktiviteter Lokaler og laboratoriefaciliteter En folkeskoles naturfagslokaler med mulighed for at gennemføre forsøg og eksperimenter Temakatalog Naturfaglige undersøgelser Naturfaglige undersøgelser er naturfaglige mål og er enslydende for naturfagene i udskolingen. Disse fokuserer på undersøgelsesmetoder, validering af resultater, konklusion og generalisering. Geo Demografi og erhverv fokuserer på undersøgelser af befolknings- og erhvervsstrukturerne og deres betydning for levevilkår. Jorden og dens klima omhandler undersøgelser af faktorer og fænomener, der er afgørende for Jordens vejr og klima, og hvilken betydning det har for levegrundlaget. Globalisering fokuserer på undersøgelser til at belyse globale mønstre, sammenhænge og relationer. Naturgrundlag og levevilkår omhandler undersøgelser af sammenhænge mellem naturgrundlag, produktion og levevilkår. Bio Evolution fokuserer på undersøgelser af organismers kategorisering, og hvordan de er tilpasset levesteder. Økosystemer fokuserer på undersøgelser af organismers vilkår i forskellige biotoper og i forhold til hinanden.
Krop og sundhed fokuserer på undersøgelser af kroppens opbygning og funktion. Mikroorganismer fokuserer på undersøgelser af mikroorganismer, deres livsbetingelser og funktion i økosystemer. F/k Stof og stofkredsløb fokuserer på undersøgelser af grundstoffer, kemiske reaktioner og processer i centrale stofkredsløb. Partikler, bølger og stråling fokuserer på undersøgelser af lydbølger, farver, elektromagnetisk stråling og atomare processer. Energiomsætning fokuserer på undersøgelser af energiomsætninger, transport og lagring af energi. Jorden og universet fokuserer på undersøgelser af fysiske fænomener, atomsfæren og jordens ressourcer. Produktion og teknologi fokuserer på undersøgelser af udnyttelsen af råstoffer, produktionsmetoder samt teknologier vedrørende elektronisk og digital styring. Modellering Naturfaglig modellering er naturfaglige mål og er enslydende for naturfagene i udskolingen. Disse fokuserer på, at eleverne kritisk kan udvælge modeller og selv kan udvikle modeller til forklaring af naturfaglige forhold. Geo Demografi og erhverv fokuserer på modeller til forklaring af befolknings- og erhvervsstrukturers betydning for levevilkår på lokalt og globalt plan. Jorden og dens klima fokuserer på modeller til at eksemplificere det geologiske kredsløb og betydningen for folks levevilkår. Globalisering fokuserer på modeller til forklaring af relationer mellem lande på globalt plan. Naturgrundlag og levevilkår fokuserer på modeller til forklaring af landskaber, naturudnyttelse og bæredygtighed. Naturgrundlag og levevilkår fokuserer på modeller til forklaring af landskaber, naturudnyttelse og bæredygtighed. Bio Evolution fokuserer på anvendelsen af modeller til forklaring af arters udvikling og de faktorer, der påvirker udviklingen. Økosystemer fokuserer på anvendelsen af modeller til at eksemplificere udvalgte stoffers kredsløb i biologiske systemer og de tilhørende energistrømme. Krop og sundhed fokuserer på anvendelsen af modeller af menneskekroppen og dens funktion samt kroppens forsvarsmekanismer over for forskellige sygdomme. Mikrobiologi fokuserer på anvendelsen af modeller til forklaring af opbygning og funktion af forskellige celler og deres formering. F/k Stof og stofkredsløb fokuserer på anvendelsen af grundstoffernes periodesystem, om kemiske repræsentationer og på modeller af naturlige stofkredsløb. Partikler, bølger og stråling fokuserer på atommodeller og modeller for atomkerneprocesser og ioniserende stråling. Energiomsætning fokuserer på visualiseringer af energiomsætninger, modeller for elektriske kredsløb, samt modellering af energikæder. Jorden og universet fokuserer på modeller af jordens systemer, solsystemet og universet. Produktion og teknologi fokuserer på modeller af tekniske anlæg og processer, samt modellering af tekniske løsninger. Perspektivering Perspektivering i naturfag er naturfaglige mål og er enslydende for naturfagene i udskolingen. Disse fokuserer på at relatere forhold i omverdenen til den tilegnede naturfaglige viden, og hvordan naturfaglig viden er blevet til. Geo Demografi og erhverv fokuserer på befolknings- og erhvervsudvikling og bæredygtig udvikling.
Jorden og dens klima omhandler det geologiske kredsløb, råstofudvinding, vand og carbons kredsløb samt klimaændringer. Globalisering omhandler multinationale virksomheder og den teknologiske udviklings påvirkning af levevilkår, globale konflikter og muligheder for udvikling af bæredygtige samfund. Naturgrundlag og levevilkår fokuserer på udnyttelse af og konsekvenser for naturgrundlaget i forhold til de involveredes interesser. Bio Evolution fokuserer på forskellige faktorers indflydelse på evolution. Økosystemer fokuserer på forskellige faktorers påvirkning af udvalgte økosystemer, den biologiske mangfoldighed og bæredygtighedsaspekter. Anvendelse af naturgrundlaget fokuserer på naturforvaltning, produktionsformer og deres påvirkning af naturen som eksistensgrundlag i et bæredygtighedsperspektiv. Krop og sundhed fokuserer på sundhedsproblemer lokalt og globalt. Mikrobiologi fokuserer på anvendelsen af moderne bioteknologi og de tilknyttede fordele og risici. Fysik/kemi Stof og stofkredsløb fokuserer på anvendelsen af materialer og kemikalier, forbrændings- og respirationsprocesser samt forurening. Partikler, bølger og stråling fokuserer på anvendelsen af lyd og lys, naturlig og menneskeskabt stråling samt kernekraft. Energiomsætning fokuserer på energiomsætninger i hverdagen og i samfundet samt udviklingen i samfundets energibehov. Jorden og universet fokuserer på fysiske og kemiske forhold, der har betydning for livsbetingelser og levevilkår på jorden samt udviklingen i forståelsen af jordens og universets opbygning. Produktion og teknologi fokuserer på teknologihistorie og -udvikling, produktionsprocesser og teknologiers bæredygtighed. Kommunikation Formidling fokuserer på egnede metoder til formidling og vurdering af naturfaglige forhold. Argumentation fokuserer på formuleringen og vurderingen af naturfaglige begrundelser og påstande. Ordkendskab fokuserer på brugen af fagsprog i arbejdet med og formidling af naturfagene. Faglig læsning og skrivning fokuserer på tilegnelsen af naturfaglig viden gennem læsning og skrivning.